DE2807397A1 - FLOW MEASURING DEVICE FOR A FLOW MEANS - Google Patents

FLOW MEASURING DEVICE FOR A FLOW MEANS

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DE2807397A1
DE2807397A1 DE19782807397 DE2807397A DE2807397A1 DE 2807397 A1 DE2807397 A1 DE 2807397A1 DE 19782807397 DE19782807397 DE 19782807397 DE 2807397 A DE2807397 A DE 2807397A DE 2807397 A1 DE2807397 A1 DE 2807397A1
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Description

PATENTANWÄLTE A. ß.\ PATENTANWÄLTE A. ß. \

DIPL-DIPL-

H. KINKELDEYH. KINKELDEY

DR-INGDR-ING

W. STOCKMAIRW. STOCKMAIR

CR-ING · A»E ICALTECHCR-ING · A »E ICALTECH

K. SCHUMANNK. SCHUMANN

DR RER .MAT. ■ DIPL-PMYS.DR RER .MAT. ■ DIPL-PMYS.

P. H. JAKOBP. H. JAKOB

P 12 406 G. BEZOLDP 12 406 G. BEZOLD

The Perkiri-Eimer CorporationThe Perkiri Bucket Corporation

8 MÜNCHEN EOrWalk, Connecticut 06856 Maximilianstrasse8 MUNICH EOrWalk, Connecticut 06856 Maximilianstrasse

Main AvenueMain avenue

21.Februar 1978February 21, 1978

Strömungsmeßgerät für ein StrömungsmittelFlow meter for a fluid

Die Erfindung bezieht sich, allgemein auf das Gebiet von Strömungsmeßgeräten und insbesondere auf akustische Strömungsmeßgeräte zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines Strömungsmittels längs eines eingeschlossenen Weges.The invention relates generally to the field of Flow meters and in particular acoustic flow meters for measuring the flow rate of a fluid along an enclosed path.

Ein typisches, mit akustischen Wellen arbeitendes Strömungsmeßgerät ist in der US-PS 5 109 112 beschrieben. Dieses Strömungsmeßgerät hat ein Paar von Umformern zum Erzeugen und Empfangen von Druckwellen entweder im hörbaren oder Ultraschall-Frequenzbereich. Diese Umformer sind innerhalb eines Gehäuses angeordnet, durch das das Strömungsmittel fließt. Die Umformer befinden sich abwechselnd in Sende- und Empfangsbetriebsweise, so daß Druckwellen durch den sendenden Umformer in dem Gas erzeugt werden und von dem anderen Umformer empfangen werden. Durch Messung der Phasendifferenz zwischen den ausgesendeten und empfangenen Wellen in beiden Richtungen wird die Geschwindigkeit des durch die Umformer hindurchgehenden Gases bestimmt.A typical flow meter using acoustic waves is described in US Pat. No. 5,109,112. This Flow meter has a pair of transducers for generating and receiving pressure waves in either audible or audible mode Ultrasonic frequency range. These converters are arranged within a housing through which the fluid flows. The transducers are alternately in the transmit and receive mode, so that pressure waves through the transmitting transducer are generated in the gas and are received by the other transducer. By measuring the The phase difference between the transmitted and received waves in both directions is the speed of the determined by the transducer passing gas.

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telefon (oae) QQaaea telex oe-aoaeo Telegramme monapat telekopierertelephone (oae) QQaaea telex oe-aoaeo telegrams monapat telekopier

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Eine Modifikation des in der vorstehend genannten US-Patentschrift beschriebenen Strömungsmeßgerätes beruht auf Umformern, die mit einem Sende- und einem Empfangsteil ausgestattet sind, um irgendwelche Probleme infolge von Änderungen in der Gaszusammensetzung oder !Temperatur des Gases im wesentlichen auszuschließen.A modification of that in the aforementioned US patent flow measuring device described is based on converters, which have a transmitting and a receiving part are equipped to deal with any problems resulting from changes in the gas composition or temperature of the To exclude gas essentially.

Die vorstehend angegebene bekannte Vorrichtung erfordert, daß der Umformer, in dem Strömungsweg des Gases angeordnet ist, dessen Geschwindigkeit gemessen werden soll, oder in einem Hohlraum in der Leitungswand angeordnet ist. Bei jeder Anordnung wird die normale Strömung des Strömungsmittels wesentlich geändert, wenn es an dem Umformer vorbeiströmt, wodurch die Genauigkeit des Strömungsmeßge— rätes leidet. Außerdem können Feststoffteilchen in dem Strömungsmittel od.dgl. sich um die Umformer herum sammeln, wodurch die Sende- und Empfangseigenschaften der Umformer verschlechtert werden.The above known apparatus requires that the converter be placed in the flow path of the gas whose speed is to be measured, or is arranged in a cavity in the pipe wall. In either arrangement, the normal flow of fluid will be changed significantly as it flows past the converter, thereby reducing the accuracy of the flowmeter. rätes suffers. In addition, solid particles can or the like in the fluid. gather around the converters, whereby the transmission and reception properties of the transducers are impaired.

Bei einem Versuch, diese und weitere Schwierigkeiten der bekannten akustischen Strömungsmeßgeräte zu beseitigen, wurde ein Strömungsmeßgerät entwickelt, das keine Hindernisse längs des Strömungsweges hat und in der US-Patentanmeldung Serial No. 599 24-5 vom 24-.JuIi 1975 beschrieben ist, der die US-PS M- 003 252 entspricht. Bei diesem Strömungsmeßgerät haben die Umformer eine im wesentliche zylindrische Form und sind innerhalb der Wende der Strömungsleitung angeordnet, wodurch alle Eindernisse in dem Strömungsweg wie auch Hohlräume in der Leitungswand beseitigt sind, in denen sich Ablagerungen sammeln könnten.In an attempt to overcome these and other difficulties in the known acoustic flow meters, a flow meter has been developed which has no obstacles along the flow path and is disclosed in U.S. Patent Application Ser. 599 24-5 described by the 24-.JuIi 1975 which corresponds to the US-PS 003 252 M-. In this flow meter, the transducers are generally cylindrical in shape and are located within the turn of the flow conduit, thereby eliminating any indentations in the flow path as well as voids in the conduit wall in which debris could collect.

Obwohl dieses Strömungsmeßgerät Hindernisse in dem Strömungsweg des Strömungsmittels wie auch Hohlräume in der Leitungswand beseitigt, kann es ungenau v/erden oder vollständig aus-Although this flow meter has obstacles in the flow path of the fluid as well as voids in the conduit wall eliminated, it may ground inaccurately or completely

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fallen, wenn die Zusammensetzung des durch es hindurchfließenden Gases unterschiedlich zu der ist, für das das Strömungsmeßgerät abgeglichen ist. Tatsächlich ist dieses ein gemeinsames Problem bei den meisten akustischen Strömungsmeßgeräten, da die Geschwindigkeit des akustischen Druckes innerhalb eines Gases eine Funktion seiner chemischen Zusammensetzung ist, so daß die Genauigkeit von typischen akustischen Strömungsmeßgeräten von seinem Abgleich für das bestimmte Gas abhängt, dessen Strömung zu messen ist. Das Erfordernis eines erneuten Abgleiches jedesmal dann, wenn das Strömungsmeßgerät für ein anderes Gas benutzt werden soll, ist bestenfalls zumindest unbequem. Bei Anwendungen, bei denen die Gaszusammensetzung sich während der Benutzung des Strömungsmeßgerätes ändert, z.B. bei Lungentätigkeits-Punktionsanalysegeräten, sind akustische Strömungsmeßgeräte ungenau, sofern keine korrigierende Rückkopplung von einem Gasanalysegerät vorgesehen ist, um eine Änderung der GasZusammensetzung zu kompensieren.fall when the composition of the flowing through it Gas is different from that for which the flow meter is calibrated. Indeed this is a common problem with most acoustic flow meters because of the speed of the acoustic Pressure within a gas is a function of its chemical composition, so the accuracy of typical acoustic flow meters depends on its balance for the particular gas its flow to measure is. The need to readjust each time when the flow meter is to be used for a different gas, it is at least inconvenient at best. In applications where the gas composition changes changes during use of the flow measuring device, e.g. in pulmonary activity puncture analyzers, are acoustic Flow meters inaccurate unless corrective feedback is provided from a gas analyzer to compensate for a change in the gas composition.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein Strömungsmeßgerät zu schaffen, das unabhängig von Änderungen in der Gaszusammensetzung oder der Temperatur während "seiner Benutzung genau ist.It is therefore an object of the invention to provide a flow meter which is independent of changes in gas composition or the temperature is accurate during "its use.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Strömungsmeßgerät zu schaffen, das eine Einrichtung zum automatischen Einstellen der Arbeitsweise des Strömungsmeßgerätes als eine Punktion der dynamischen Änderungen der Gaszusammensetzung und Gastemperatur umfaßt und eine Messung der Schallgeschwindigkeit bewirkt, die selbst auf das durchschnittliche Molekulargewicht des Gases bezogen ist.It is another object of the invention to provide a flow meter to provide a device for automatically adjusting the operation of the flow meter as a puncture of the dynamic changes in gas composition and gas temperature and effect a measurement of the speed of sound which is itself on average Molecular weight of the gas is based.

Die Erfindung weist ein akustisches Strömungsmeßgerät auf, das in seiner bevorzugten Ausführungsform zwei in einer Wand einer Leitung angeordnete Umformer hat, so daß keinThe invention comprises an acoustic flow meter which, in its preferred embodiment, has two in one Wall of a line arranged converter, so that no

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Hindernis für die Gasströmung und keine Hohlräume in der Vand bestehen, die einen Ort zum Sammeln von teilchenförmigem Material darstellen würden. Die Umformer sind mit einer elektronischen Schaltung verbunden, die abwechselnd einen von ihnen in den Sendebetrieb und den anderen in den Empfangsbetrieb schaltet. Eine automatische Schaltungseinstelleinrichtung ist vorgesehen, um die Sendefrequenz so einzustellen, daß die Energie bei den von dem sendenden Umformer erzeugten akustischen Drücken an einem empfangenden Umformer maximal wird, um damit Geschwindigkeitsänderungen der akustischen Drücke in dem Gas zu kompensieren, die durch Änderungen in der Gas Zusammensetzung oder Temperatur bedingt sind.There are obstacles to the flow of gas and no voids in the wall that provide a place for the collection of particulate matter Would represent material. The converters are connected to an electronic circuit, which alternates one of them switches to transmit mode and the others to receive mode. An automatic shift adjuster is provided to set the transmission frequency so that the energy generated by the transmitting transducer acoustic pressures on a receiving transducer is maximum in order to allow speed changes of the acoustic Compensate for pressures in the gas caused by changes in gas composition or temperature.

Die elektronische Schaltung weist eine Schaltungsanordnung zum Messen und Speichern der Phasendifferenz zwischen dem Signal, an den die akustischen Drücke sendenden Umformer und dem von dem empfangenden Umformer aufgrund der akustischen Drücke erzeugten Signal während jedem von zwei aufeinanderfolgenden Sende-Empfangszyklen auf. Eine Schaltungseinrichtung ist zur Bestimmung der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasendifferenzen vorgesehen, von denen mindestens eine zuvor gespeichert wurde, wobei das Vorzeichen der Differenz der Richtung der Gasströmung und die Größe der Differenz der Geschwindigkeit der Gasströmung durch das Strömungsmeßgerät entsprechen. Schaltungen sind auch zum Bilden der Summe von zwei aufeinanderfolgenden Phasendifferenzen vorgesehen, die proportional der Schallgeschwindigkeit in dem durch das Strömungsmeßgerät sich hindurchbewegenl en Gas sind.The electronic circuit has a circuit arrangement for measuring and storing the phase difference between the Signal to the transducer sending the acoustic pressures and that of the receiving transducer based on the acoustic Depress generated signal during each of two consecutive transmit-receive cycles. A circuit device is intended to determine the difference between two successive phase differences, of which at least one previously stored, the sign being the difference between the direction of gas flow and the magnitude of the Difference correspond to the speed of the gas flow through the flow meter. Circuits are also for Form the sum of two successive phase differences provided which are proportional to the speed of sound in which they move through the flow meter Are gas.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung wird also ein Strömungsmeßgerät zur genauen Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit eiaes Gases im wesentlichen unabhängig von seiner molekularen Zusammensetzung und auch zur Bestimmung einer Messung der Schallgeschwindigkeit in den Gas geschaffen.According to a preferred concept of the invention, there is thus a flow measuring device for the precise determination of the flow velocity A gas is essentially independent of its molecular composition and also for determination a measurement of the speed of sound in the gas is created.

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Das Gas strömt durch eine Umformeranordnung. In dem Umformer sind zwei zylindrische Umformer vorgesehen, die jeweils akustische Drücke erzeugen oder auf diese in dem Gas ansprechen können. Die Umformer werden abwechselnd zwischen dem Sende- und dem Empfangsbetrieb umgeschaltet, so daß bei einem gegebenen Augenblick der eine zum Senden und der andere zum Empfangen benutzt xiird. Die Phasendifferenz zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Signal wird für zwei aufeinanderfolgende Sende-Empfangs-^yklen gespeichert, wobei die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgend gespeicherten Phasendifferenzen die Größe und die Richtung der Strömungsmittelströmung angibt und die Summe der gespeicherten Phasendifferenzen ein Maß für die Schallgeschwindigkeit in dem Gas angibt. Das Strömungsmeßgerät weist eine Schaltung zum automatischen Kompensieren von Änderungen in der Gaszusammensetzung auf, so daß die angegebene Strömungsgeschwindigkeit jederzeit richtig ist.The gas flows through a converter assembly. In the converter two cylindrical transducers are provided that each generate acoustic pressures or can respond to these in the gas. The converters are alternating between the send and receive mode switched over, so that at a given moment the one to send and the others are used for receiving. The phase difference between the transmitted and received signals are stored for two consecutive transmit-receive cycles, where the difference between two successively stored phase differences is the size and the Indicating the direction of fluid flow and the sum the stored phase differences a measure of the speed of sound in the gas indicates. The flow meter has a circuit for automatically compensating for Changes in the gas composition so that the specified Flow rate is correct at all times.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Strömungsmeßgerätes, einschließlich einer Umformer-Anordnung, und ein Blockschaltbild der ihm zugeordneten Schaltung,Fig. 1 is a schematic representation of the flow measuring device, including a converter arrangement, and a block diagram of the circuit assigned to it,

Pig. 2 eine detaillierte Schaltung eines Zeitimpulsgenerators zum Steuern der Arbeitsweise der in den Fig. 4 und gezeigten Schaltung,Pig. 2 shows a detailed circuit of a timing pulse generator for controlling the operation of the circuit shown in FIGS. 4 and 4,

Fig. 3 ein Zeit-Impuls-Diagramm für die Schaltung der Fig.2 undFIG. 3 shows a time-pulse diagram for the circuit of FIG and

Fig. 4- bis 6 detaillierte Schaltungen einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen StrömungsmeßgarätoChaltung, die die von der Schaltung der Fig. 2 erzeugten Zeitimpulse benutzt.Figs. 4-6 show detailed circuits of an embodiment the flow measuring device according to the invention, which the time pulses generated by the circuit of FIG. 2 are used.

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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist das erfindungsgemäße Strömungsmeßgerät eine Umformeranordnung 10 auf, die im Längsschnitt gezeigt ist, einen im wesentlichen zylindrischen Körper mit einer zentrischen Bohrung aufweist, die sich durch die Anordnung 10 erstreckt und durch die Gas in einer durch die Pfeile 12 angegebenen Richtung strömt. Diese Pfeile 12 geben die Gasströmung durch die Umformeranordnung 10 in einer Sichtung von links nach rechts in 3?ig. 1 an. Jedoch kann Gas durch die Anordnung 10 auch in der entgegengesetzten Richtung strömen, wenn dieses gewünscht ist.As shown in Fig. 1, the inventive Flow meter on a transducer assembly 10, which in Longitudinal section is shown, has a substantially cylindrical body with a central bore which extends through assembly 10 and through which gas flows in a direction indicated by arrows 12. These arrows 12 indicate the gas flow through the converter arrangement 10 in a view from left to right in FIG 3? Ig. 1 at. However, gas can flow through the assembly 10 in the opposite direction if so desired is.

Die Umformeranordnung 10 ist im wesentlichen nach Maßgabe der Beschreibung in der U3-PS 4 003 252 ausgebildet, deren Offenbarung hiermit in die Beschreibung einbezogen wird. So kann die Umformeranordnung 10 der vorliegenden Erfindung zusätzlich ein zylindrisches Gehäuse aus Metall oder einem anderen geeigneten Material, das in 51Xg. 1 nicht gezeigt ist, umfassen, das das Tragglied 14 umgibt. Das Tragglied 14 selbst ist vorzugsweise aus Polyurethanschaum, Schaumgummi oder einem anderen Material gefertigt, das gute akustische Dämpfungseigenschaften hat. Zwei kreisringförmige Ausnehmungen 16 und 18 sind in der Innem^and des Traggliedes 14 ausgebildet und mit Abstand zueinander längs des Weges der Strömungsmittelströmung angeordnet, die durch die Pfeile angegeben ist. Zwei zusätzliche kreisförmige Ausnehmungen und 22 sind an den entgegengesetzten Enden des Traggliedes 14 angeordnet.The converter arrangement 10 is designed essentially in accordance with the description in U3-PS 4 003 252, the disclosure of which is hereby incorporated into the description. Thus, the transducer assembly 10 of the present invention may additionally include a cylindrical housing made of metal or other suitable material, shown in FIG. 5 1 Xg. 1, not shown, which surrounds the support member 14. The support member 14 itself is preferably made of polyurethane foam, foam rubber or some other material that has good acoustic damping properties. Two annular recesses 16 and 18 are formed in the interior of the support member 14 and are spaced from one another along the path of the fluid flow indicated by the arrows. Two additional circular recesses 14 and 22 are arranged at the opposite ends of the support member 14.

Jeweils innerhalb und in Berührung mit den Oberflächen, die jede kreisringförmige Ausnehmung 16 und 18 bilden, ist ein zylindrischer Umformer 24 und 26 angeordnet, von denen Jeder eine zylindrische Innenbohrung hat, die durch ihn hindurchgeht und im wesentlichen, sich gleichförmig mit den inneren zylindrischen Bohrungen 28 erstreckt, die sich zwischen den kreisringförmigen Ausnehmungen des Traggliedes 14 erstrecken.Each within and in contact with the surfaces that form each annular recess 16 and 18 is a cylindrical transducers 24 and 26, each of which has an inner cylindrical bore passing through it and being substantially uniform with the inner ones cylindrical bores 28 extending between the annular recesses of the support member 14.

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Umformer mit einer anderen Geometrie, wie gewölbte Umformer, können ebenfalls mit geeigneten Änderungen an den übrigen Teilen der Umformeranordnung 10 benutzt werden, um eine zentral angeordnete Bohrung durch, sie hindurch, mit keinen Hindernissen und keinen Hohlräumen in der Bohrungswand zu erhalten, die ein Sammlungsort für Teilchenmaterial wären.Converters with a different geometry, such as domed converters, can also be modified with appropriate modifications the remaining parts of the transducer assembly 10 are used to drill a centrally located bore therethrough, with no obstacles and no voids in the bore wall to obtain a collection point for particulate matter would be.

Innerhalb einer jeden kreisförmigen Ausnehmung 20 und 22 ist ein Endring 30 und 32 jeweils angeordnet, der vorzugsweise aus einem Schall absorbierenden Material, wie einem Polyurethan-Dämpfungsschaum, ähnlich dem Y-370 Schwingungsdämpfungsband, das von der 3M-Corporation hergestellt ist, gefertigt ist. Materialien, die ähnliche schallabsorbierende Eigenschaften haben, können ebenfalls für die Endringe 30 und 32 benutzt werden. Die Endringe 30 und 32 haben jeweils eine zylindrische Innenbohrung, die im wesentlichen sich fluchtend mit den benachbarten Zylinderbohrungen 28 des Traggliedes 14 erstrecken. Der Strömungsweg durch die Umformeranordnung 10, wie er durch die Pfeile 12 angegeben ist, hat daher -eine im wesentlichen kontinuierliche Wand, so daß das durch ihn hindurchfließende Strömungsmittel durch keine Vorsprünge oder Hohlräume behindert ist.Within each circular recess 20 and 22, an end ring 30 and 32 is respectively arranged, which is preferably made of a sound-absorbing material, such as a polyurethane damping foam, similar to the Y-370 vibration damping tape, manufactured by 3M Corporation. Materials that are similar sound-absorbing Properties can also be used for the end rings 30 and 32 can be used. The end rings 30 and 32 each have a cylindrical inner bore which is substantially flush with the adjacent cylinder bores 28 of the Support member 14 extend. The flow path through the transducer assembly 10, as indicated by the arrows 12, therefore has an essentially continuous wall so that the fluid flowing through it does not pass through any Projections or cavities is obstructed.

Die Umformer 24 und 26 können eine von einer Anzahl herkömmlicher Einrichtungen haben, die in radialer oder reifenförmiger Weise zum Erzeugen von akustischen Drücken innerhalb des Gases arbeiten, das durch die Anordnung 10 hindurchströmt. Beispiele geeigneter Materialien für die Umformer 24 und26 umfassen zylindrische Körper, -die aus Polyvinylfluoriden oder anderen hochpolymeren organischen, piezoelektrischen Materialien hergeäellt sind, aus Bariumtitanat gefertigte cheramische Umformer, Bleizxrkonattitanat oder andere polarisierte polykristalline ferroelektrisch^ ciieraHxsche Materialien, Quarz, Turmalin oder äquivalenteThe converters 24 and 26 can be any of a number of conventional ones Have bodies arranged in radial or hoop-shaped Working manner to create acoustic pressures within the gas flowing through the assembly 10. Examples of suitable materials for transducers 24 and 26 include cylindrical bodies made from Polyvinyl fluorides or other high polymer organic, Piezoelectric materials are made, ceramic converters made from barium titanate, lead oxide titanate or other polarized, polycrystalline, ferroelectric, ceramic materials, quartz, tourmaline, or equivalent

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elektromechanisch^ Anordnungen umfassen, die dem Fachmann bekannt sind.electromechanical ^ arrangements include those skilled in the art are known.

Die Innen- und Außenflächen der Umformer 24- und 26 haben leitende Beschichtungen auf ihnen, die die elektrischen Speiseelektroden bilden. Die leitenden Beschichtungen auf den Innenflächen der Umformer 24- und 26 sind jeweils über Leitungen 34- und 36 mit extern angeordneten Eristalltreiber/ Empfängerschaltungen 38 und 4-0 verbunden. Die leitenden Beschichtungen auf der Außenfläche der Umformer 24- und 26 sind jeweils über Leitungen 4-2 und 4-4 mit den Kristalltreiber/Empfänger-Schaltungen 38 und 4-0 verbunden. Die elektrischen Verbindungslextungspaare 34-,4-2 und 36,44-für die Umformer 24- und 26 treten jeweils durch öffnungen 4-6 und 4-8 hindurch, die jeweils von außen der Anordnung 10 mit den Umformern innerhalb der kreisringförmigen Ausnehmungen 16 und 18 verbunden sind. Die Wirkungsweise der Umformeranordnung 10 in Verbindung mit der elektronischen Schaltung ist prinzipiell die gleiche, wie sie in der zuvor erwähnten US-PS 4- 003 252 beschrieben ist, so daß deren Offenbarung auch, in dieser Hinsicht hier aufgenommen wird. Grundsät zlich. ist die "Umformeranordnung jedoch über eine flexible Hülle, ein Rohr od.dgl. mit einer externen Strömungsmittelquelle verbunden, deren Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden soll. Das Strömungsmittel selbst kann entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit aufweisen, obwohl das gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung insbesondere zur Messung der Gasströmung ausgelegt ist, wenn diese durch die Umformeranordnung 10 in einer axialen Eichtung hindurchfließt, die durch die Pfeile 12 angegeben ist, oder aber in die entgegengesetzte Richtung. Eine Steuerschaltung 50 ist jeweils über Leitungen 52 und 5^ Eiit den Umformer-Treiber/Empfänger-Schaltungen 38 und 4-0 verbunden. Die Steuerschaltung 50 veranlaßt einenThe inner and outer surfaces of transducers 24 and 26 have conductive coatings on them that provide electrical Form feed electrodes. The conductive coatings on the inner surfaces of transducers 24 and 26 are over, respectively Lines 34 and 36 with externally arranged crystal drivers / Receiver circuits 38 and 4-0 connected. The conductive coatings On the outer surface of transducers 24- and 26 are via lines 4-2 and 4-4, respectively, to the crystal driver / receiver circuits 38 and 4-0 connected. The electrical connection extender pairs 34-, 4-2 and 36, 44- for the transducers 24 and 26 each pass through openings 4-6 and 4-8, each from the outside of the arrangement 10 are connected to the converters within the annular recesses 16 and 18. The mode of operation of the converter arrangement 10 in connection with the electronic circuit is basically the same as in the aforementioned US-PS 4,003,252 is described so that its disclosure also, in this regard, is included here. Basically. however, the "transducer assembly is via a flexible sheath, tube or the like with an external source of fluid connected, the flow rate of which is to be determined. The fluid itself can be either a gas or have a liquid, although the illustrated embodiment of the invention is particularly for measuring the gas flow is designed when it flows through the transducer assembly 10 in an axial direction that passes through the Arrows 12 is indicated, or in the opposite direction. A control circuit 50 is in each case via lines 52 and 5 ^ Eiit the converter-driver / receiver circuits 38 and 4-0 connected. The control circuit 50 causes one

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der Umformer-Treiber/Empfänger-Schaltungen 38 oder 40 zum Aussenden eines elektrischen Signals an den jeweils mit ihr verbundenen zylindrischen Umformer 24 oder 26, Ehrend die andere TreL ber/Empf anger-Schaltung 40 oder 38 ein Signal von dem mit ihr verbundenen Umformer 26 oder 24 empfängt. Wie zuvor angegeben, sprechen die Umformer 24 oder 26, die elektrische Signale von einer Treiber/ Empfänger-Schaltung erhalten, auf diese durch Erzeugung eines akustischen Druckes in dem Strömungsmittel an. Gleichzeitig spricht der andere mit der anderen Treiber/Empfänger-Schaltung 38 oder 40 verbundene Umformer auf die akustischen Drücke in dem Strömungsmittel durch Erzeugung eines elektrischen Signals an, das von der mit ihm verbundenen Treiber/ Empfänger-Schaltung erfaßt \tfird.the converter driver / receiver circuits 38 or 40 for sending an electrical signal to the respective cylindrical converter 24 or 26 connected to it, Honoring the other driver / receiver circuit 40 or 38 receives a signal from the transducer 26 or 24 connected to it. As previously stated, the converters speak 24 or 26, which receive electrical signals from a driver / receiver circuit, act on them by generating them an acoustic pressure in the fluid. At the same time, the other is talking to the other driver / receiver circuit 38 or 40 connected transducers to the acoustic pressures in the fluid by generating an electrical Signal that is detected by the driver / receiver circuit connected to it.

Die an einem der Umformer 24 oder 26 erzeugten akustischen Drücke benötigen eine endliche Zeit, um sich von dem sendenden Umformer zu dem empfangenden Umformer mit der Ausbreitungszeit auszubreiten, die von der Sichtung und der Geschwindigkeit der Strömungsmittelströmung durch die Umformeranordnung 10 und der Schallgeschwindigkeit in der Strömungsmittelströmung innerhalb der Anordnung 10 abhängt. Diese Beziehungen sind im einzelnen in der zuvor erwähnten US-Patentschrift beschrieben.The acoustic pressures generated at one of the transducers 24 or 26 require a finite time to separate from the transmitting Transducer to propagate to the receiving transducer with the propagation time determined by the sighting and the speed the fluid flow through the transducer assembly 10 and the speed of sound in the fluid flow within the arrangement 10 depends. These relationships are detailed in the aforementioned U.S. patent described.

Als Alternative zu den zuvor beschriebenen Umformern kann jeder Umformer 24 und 26 durch ein Paar von Umformern ersetzt sein, die in der Anordnung 10 in gleicher V/eise angeordnet sind. Von dem Paar von Umformern ist einer besonders zum Senden, d.h. zum Erzeugen von akustischen Drücken, und der andere zum Empfangen, d.h. zum Erzeugen eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von akustischen Drücken in dem Gas ausgebildet.As an alternative to the converters previously described, each converter 24 and 26 can be replaced by a pair of converters be, which are arranged in the arrangement 10 in the same V / eise. Of the pair of converters, one is special one for transmitting, i.e. generating acoustic pressures, and the other for receiving, i.e. generating an electrical one Signal is formed as a function of acoustic pressures in the gas.

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Die Umformeranordnung 10 und die mit ihr verbundene Schaltung arbeiten in der folgenden Weise. Die Steuerschaltung 50 bewirkt zuerst, daß einer der Umformer, entweder der Umformer 24- oder 26, akustische Drücke in dem Strömungsmittel erzeugt, und gleichzeitig, daß der andere Umformer, entweder 26 oder 24, die akustischen Drücke von dem ersten Umformer aufnimmt. Diese Arbeitsweise ist ein erster Sende-Empfangs-Zyklus. Ein Sendesignal wird gleichzeitig von der Steuerschaltung 50 über eine der Leitungen 52 oder 5^ an eine Treiber/Empfänger-Schaltung 38 oder 4-0 und über die Leitung 56 an einen Phasendetektor 58 gegeben. Ein empfangenes Signal von dem empfangenden Umformer 24- oder 26 wird über eine der Umformer-Treiber/Empfänger-Schaltungen 38 oder 40 über Leitungen 60 oder 62 jeweils an den Phasendetektor 58 gegeben. Der Phasendetektor 58 spricht auf das Sendesignal und das empfangene Signal durch Erzeugen eines Signals auf der Leitung 64- an, das die Phasendifferenz zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Signal angibt. Diese Information wird über die Leitung 64- an einen Phasen addiere? und -subtrahierer 66 gegeben, der eine Speichereinrichtung zum zeitx^eiligen Speichern der von dem Phasendetektor 58 empfangenen Phasendifferenz aufweist.The converter assembly 10 and the circuitry connected to it work in the following way. The control circuit 50 first causes one of the converters, either the converters 24- or 26, creates acoustic pressures in the fluid, and at the same time that the other transducer, either 26 or 24, which receives acoustic pressures from the first transducer. This mode of operation is a first send-receive cycle. A transmission signal is simultaneously received from the control circuit 50 via one of the lines 52 or 5 ^ to a driver / receiver circuit 38 or 4-0 and via line 56 to a phase detector 58 given. A received signal from the receiving one Converter 24 or 26 is connected to one of the converter driver / receiver circuits 38 or 40 via lines 60 or 62 are given to the phase detector 58, respectively. Of the Phase detector 58 responds to the transmit signal and the received one Signal by generating a signal on the line 64- that the phase difference between the transmitted and the received signal. This information is added to a phase via line 64-? and subtractors 66 given, which is a memory device for temporarily storing the phase difference received from the phase detector 58 having.

Die Steuerschaltung 50 bewirkt dann eine Vertauschung der Rollen der Umformer 24- und 26. Das heißt, der andere Um former 24- oder 26 wird in seinen Sendebetrieb geschaltet, um akustische Drücke im Strömungsmittel zu erzeugen, und der erste Umformer 24- oder 26 wird in seinen Empfangsbetrieb geschaltet. Diese Arbeitsweise bildet einen zweiten Sende-Empfangszyklus. Der Phasendetektor 58 arbeitet während des zweiten Sende-Empfangs-Zyklus zur Bestimmung der Phasendifferenz zwischen dem ausgesendeten Signal und dem empfangenen Signal und diese zweite Phasendifferenz wird über die Leitung 54- an den Phasenaddierer und -subtrahierer 66 gegeben, der auch diese zweite Phasendifferenz zeitweilig speichert.The control circuit 50 then reverses the Rolling the converter 24- and 26. That means, the other converter 24- or 26 is switched to its transmission mode, to generate acoustic pressures in the fluid, and the first transducer 24 or 26 is switched to its receiving mode. This way of working forms a second Send-receive cycle. The phase detector 58 operates during of the second transmit-receive cycle to determine the phase difference between the transmitted signal and the received signal and this second phase difference is via the line 54- to the phase adder and subtractor 66 given, which also temporarily stores this second phase difference.

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Der Phasenaddierer und -subtrahierer 66 berechnet, nachdem beide Fhasendifferenzen in ihm gespeichert sind, sowohl eine Summe als auch eine Differenz zwischen den beiden gespeicherten Ehasendifferenzen. Die Differenz zwischen den beiden gespeicherten Phasendifferenzen mit einer weiteren Korrektur, die in Verbindung mit I1Xg. 6 erläutert wird, wird auf der Ausgangslextung 68 angegeben, die, wenn das erfindungsgemäße Strömungsmeßgerät abgeglichen ist, die Strömungsgeschwindigkeit durch die Umformeranordnung IO angibt. Zusätzlich gibt das Vorzeichen der Differenz zwischen den beiden Phasendifferenzen, die von dem Phasendetektor 58 berechnet sind, die Strömungsrichtung durch die Umformeranordnung 10 an, wobei ein positives Vorzeichen eine beliebig gewählte Richtung der Strömungsmittelströmung durch die Anordnung 10 und ein negatives Vorzeichen die entgegengesetzte Richtung der Strömungsmittelströmung angeben.The phase adder and subtracter 66, after both phase differences are stored in it, calculates both a sum and a difference between the two stored phase differences. The difference between the two stored phase differences with a further correction made in connection with I 1 Xg. 6, is indicated on the output section 68, which, when the flow measuring device according to the invention is calibrated, indicates the flow rate through the converter arrangement IO. In addition, the sign of the difference between the two phase differences, which are calculated by the phase detector 58, indicates the direction of flow through the converter arrangement 10, with a positive sign an arbitrarily selected direction of the fluid flow through the arrangement 10 and a negative sign the opposite direction of the fluid flow indicate.

Die Summe der beiden Phasendifferenzen, wie sie von dem Phasenaddierer und -subtrahierer 66 berechnet wird, wird auf der Ausgangsleitung 70 angegeben . Die Größe des Signals auf der Leitung 70 ist proportional der Schallgeschwindigkeit in dem Gas, das durch die Anordnung 10 hindurchströmt, verglichen mit der Schallgeschwindigkeit in dem Bezugsgas, das für den Abgleich benutzt wird. Die Summe wird auch über die Leitung 72 an die Steuerschaltung 50 übertragen, die damit in einer später noch im einzelnen beschriebenen Weise benutzt wird. Zusätzlich wird sie zum Korrigieren des Strömungsxvertes auf der Leitung 68 benutzt. Der auf der Ausgangslextung 70 angegebene Wert ist ein relativer Wert und das erfindungsgemäße Strömungsmeßgerät muß so abgeglichen werden, daß die Große des Wertes auf der Leitung 70 interpretiert werden kann.The sum of the two phase differences as shown by the Phase adder and subtracter 66 is calculated is indicated on output line 70. The size of the signal on line 70 is proportional to the speed of sound in the gas flowing through assembly 10, compared to the speed of sound in the reference gas used for the adjustment. The total is also about the line 72 transmitted to the control circuit 50, the so that it is used in a manner to be described in detail later. In addition, it is used to correct the flow rate used on line 68. The value given on the output 70 is a relative value and the flow meter according to the invention must be calibrated in such a way that the magnitude of the value on line 70 is interpreted can be.

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0XH 0 XH

Wie vorstehend allgemein angegeben ist, ist ein Versagen des in dem zuvor erwähnten US-PS 4- 003 252 beschriebenen Strömungsmeßgerätes dadurch bedingt, daß dieses Strömungsmeßgerät nicht bei Umgebungsbedingungen arbeitet, bei denen die Schallgeschwindigkeit in dem Gas, das durch die Umformer hindurchgeht, während seiner Benutzung sich dynamisch ändert. Es wurde festgestellt, daß das zylindrische Umformersystem arbeitet, indem es ein starkes Resonanzecho über den Durchmesser der Röhre bei einer oder mehr Eigenfrequenzen aufbaut. So kann z.B. die Beziehung annähernd 2,3 λ = D sein, wobei χ die Wellenlänge des Schalls in dem Strömungsmittel in Zentimetern ist und D der Innendurchmesser des Kristalls und der Röhre in Zentimetern ist. Die Frequenz, bei dem das Resonanzecho über dem Durchmesser D auftritt, wird die natürliche Hohlraumresonanzfrequenz der 02-Mode genannt. Andere nutzbare Frequenzen, bei denen Resonanzechos auftreten, sind die, bei denen D im wesentlichen gleich 0,73 > , 1,4-λ , 3,2 > oder 3,9 λ ist. Der Grund für das zuvor beschriebene Versagen des Strömungsmeßgerätes ist dann durch die Tatsache bedingt, daß die Geschwindigkeit der akustischen Drücke innerhalb des Gases, das durch die Umformer hindurchströmt, sich als eine Funktion der Gaszusammensetzung ändert. Dieses bewirkt, daß die Amplitude der akustischen Drücke, die durch den Umformer der Anordnung erfaßt werden, der sich im Empfangsbetrieb befindet,: sich ändert, da der Innendurchmesser der Umformer nicht langer gleich der Eigenwellenlänge ist, wodurch die Größe des von dem empfangenden Umformer erzeugten Signals stark abfällt- Daher wird es schwieriger, das empfangene Signal zu erfassen, wodurch die Möglichkeit von Erfassungsfehlern oder einem vollständigen Versagen beim Erfassen von akustischem Druck gegeben ist. Dieses Versagen kann durch Indern der Innendurchmesser-Abmessungen der Umformer innerhalb der Anordnung oder durch Ändern der Frequenz der akustischen Drücke beseitigt werden, die von dem sendenden Umformer erzeugt sind. Da dieAs generally indicated above, failure of the flow meter described in the aforementioned US Pat. No. 4,003,252 is due to the flow meter failing to operate in ambient conditions where the speed of sound in the gas passing through the transducers during its operation Usage changes dynamically. The cylindrical transducer system has been found to operate by building up a strong resonance echo across the diameter of the tube at one or more natural frequencies. For example, the relationship can be approximately 2.3 λ = D, where χ is the wavelength of the sound in the fluid in centimeters and D is the inner diameter of the crystal and the tube in centimeters. The frequency at which the resonance echo occurs above diameter D is called the natural cavity resonance frequency of the O2 mode. Other useful frequencies at which resonance echoes occur are those at which D is substantially equal to 0.73>, 1.4-λ, 3.2> or 3.9 λ. The reason for the previously described failure of the flow meter is then due to the fact that the velocity of the acoustic pressures within the gas flowing through the transducers changes as a function of the gas composition. This causes the amplitude of the acoustic pressures sensed by the transducer of the arrangement, which is in receiving mode, to change because the inside diameter of the transducers is no longer equal to the natural wavelength, thereby increasing the size of the generated by the receiving transducer Signal drops sharply- Therefore, it becomes more difficult to detect the received signal, which creates the possibility of detection errors or a complete failure in detecting acoustic pressure. This failure can be eliminated by changing the inside diameter dimensions of the transducers within the assembly or by changing the frequency of the acoustic pressures generated by the transmitting transducer. Since the

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formeranOrdnung selbst für eine Einstellung des Innendurchmessers der Umformer nicht geeignet ist, ist es selbstverständlich besser, dieses Problemdurch Einstellung der Frequenz der akustischen Drücke zu lösen, die durch den sendenden Umformer erzeugt sind. Die Summe der Phasendifferenzen, wie sie von dem Phasenaddierer und, -subtrahierer 66 berechnet sind, wird daher über die Leitung 72 an die Steuerschaltung 50 gegeben. Wie zuvor angegeben, bezieht sich das Signal auf der Leitung 72 auf die Schal Ige schwindigkeit in dem Gas, das durch die Anordnung 10 hindurchströmt. Dieses Signal wird von der Steuerschaltung 50 zum Ändern der Frequenz der akustischen Drücke benutzt, die von dem sendenden Umformer während jedes Sende-Empfangs-Zyklus erzeugt werden,um damit die Wellenlänge konstant zu halten und das vom dem empfangenden Umformer aufgenommene Signal so groß wie möglich zu machen.Shaper arrangement itself for setting the inside diameter the converter is not suitable, it is of course better to solve this problem by adjusting the frequency of the acoustic pressures generated by the transmitting transducer. The sum of the phase differences, as calculated by the phase adder and subtracter 66 is therefore sent via line 72 to the Control circuit 50 given. As previously indicated, the signal on line 72 is related to the switching speed in the gas flowing through the assembly 10. This signal is from the control circuit 50 to Change the frequency of the acoustic pressures used by the transmitting transducer during each transmit-receive cycle are generated in order to keep the wavelength constant and the signal picked up by the receiving transducer to make it as big as possible.

Es wurde auch festgestellt, daß nach der Korrektur der Frequenz zum Konstanthalten der Wellenlänge die auftretende Strömungsgeschwindigkeit mit der Schallgeschwindigkeit multipliziert werden muß, um eine genaue Strömungsgeschwindigkeitsmessung unabhängig von der Änderung der Gaszusammensetzung zu erzeugen. Versuche haben gezeigt, daß Strömungsmeßgeräte der in dem vorstehend genannten US-Patent beschriebenen Art manchmal Fehlern infolge einer Eeflektion der akustischen Drücke von anderen Teilen des Systems unterliegen, indem die Umformer angeschlossen sind« Diese Reflektionen ergeben sich häufig aus den akustischen Drücken, die an anderen Strömungsmittelübertragungsanschlüssen abprallen, die mit der Umformeranordnung verbunden sind. Probleme haben sich auch ergeben, wenn der Umformer selbst in Atemluft-Analysegeräten benutzt wird, wo er in dichter Nachbarschaft zum Mund des Individ .ums physikalisch angeordnet ist, dessen Atemluft zu analysieren ist.It was also found that after correcting the frequency To keep the wavelength constant, the occurring flow velocity is multiplied by the speed of sound must be in order to obtain an accurate flow rate measurement regardless of the change in gas composition to create. Experiments have shown that flow meters of the type described in the aforementioned US patent Type sometimes subject to errors as a result of ejection of acoustic pressures from other parts of the system, by connecting the transducers «These reflections often result from the acoustic pressures, that ricochet off other fluid transfer ports connected to the transducer assembly. Problems have also arisen when the converter itself is used in breathing air analyzers, where it is more densely packed Physically arranged in the vicinity of the mouth of the individual whose breathing air is to be analyzed.

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Die vorliegende Erfindung beseitigt das Seflektionsproblem. durch. Vorsehen der Endringe 30 und 32, die an den einander gegenüberliegenden Enden der Anordnung 13 angeordnet sind. Diese Ringe 30 und 32 sind aus einem akustischen Dämpfungsmaterial, wie das zuvor erwähnte Material, das die Amplitude der akustischen Drücke wesentlich vermindert, die durch, sie hindurchgehen. Tatsächlich ist die Größe der durch sie bewirkten Dämpfung, wenn ein geeignetes Material für die Hinge 30 und 32 gewählt ist, ausreichend, so da^ ein Ende der Anordnung 10 in unmittelbarer Nähe des Mundes eines Individuums angeordnet werden kann, dessen Atemluft au analysieren ist, und die bei anderen akustischen Strömungsneßgeräten infolge von akustischen Reflektionen auftretenden Probleme sind damit im wesentlichen beseitigt. Die durch die Ringe 30 und 32 bewirkte Dämpfung beseitigt im wesentlichen auch die Probleme mit Reflektionen, wenn die Anordnung 10 in das Strömungsmittel tragenden Systemen eingekoppelt wird.The present invention overcomes the reflection problem. by. Providing the end rings 30 and 32, which are attached to each other opposite ends of the arrangement 13 are arranged. These rings 30 and 32 are made of an acoustic damping material, like the aforementioned material, which significantly reduces the amplitude of the acoustic pressures caused by them go through. In fact, the amount of damping they provide is if a suitable material for the hinge 30 and 32 is chosen, sufficient so that ^ an end of the Arrangement 10 can be arranged in the immediate vicinity of the mouth of an individual whose breathing air au analyze and that of other acoustic flow meters Problems arising as a result of acoustic reflections are thus essentially eliminated. The through the Rings 30 and 32 essentially eliminate damping also the problems with reflections when the assembly 10 is coupled into the fluid carrying systems.

Die vorstehende Erläuterung in Verbindung mit 51Ig. 1 hat allgemein die Schaltung und die Arbeitsweise der Erfindung beschrieben. Die Schaltungen der Fig. 2 und 4- bis 6 zeigen eine tatsächliche Anwendung der Erfindung in Verbindung mit einem Atemluft-Versuchsgerät, jedoch erkennt der Fachmann sofort, daß andere Schaltungen benutzt werden können und auch die Bauelemente geändert v/erden können, um die Schaltung für eine Benutzung bei anderen Anwendungen für die Erfindung zu optimieren.The above explanation in connection with 5 1 Ig. 1 has generally described the circuit and operation of the invention. The circuits of Figs. 2 and 4-6 show actual application of the invention in connection with a breathing air tester, but those skilled in the art will readily appreciate that other circuits can be used and that the components can be changed to make the circuit to optimize for use in other applications for the invention.

Die Schaltung der Fig. 2 weist einen Impulsgenerator zum Erzeugen von Steuerimpulsen auf, um die in den Fig. 4- bis 6 gezeigten Schaltungen zu betätigen. Fig. 3 zeigt andererseits ein Impulsdiagramm, das die Impulsfolge für unterschiedliche Ausgangssignale der Schaltung der Fig. 2 zeigt. Die Schaltung der Fig. 2 weist eine IntegratorschaltunsThe circuit of FIG. 2 has a pulse generator for generating control pulses to the in FIGS. 4- to 6 to operate the circuits shown. Fig. 3, on the other hand, shows a timing diagram showing the pulse train for different Shows output signals of the circuit of FIG. The circuit of Figure 2 includes an integrator circuit

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01)4047 auf, mit der ein. 121X-Widerstand und ein 4700PF-Kondensator zum Steuern der Ausgangsfrequenz verbunden ist, die bei dem erwähnten Widerstand und Kondensator 4-00 KHz beträgt. Zwei in Reihe geschaltete J.-K-Flip-Flops, die ,jeweils eine Hälfte einer integrierten Schaltung CD4027 darstellen, werden zur Erzeugung von Zeitgeberimpulsen benutzt, deren Geschwindigkeit geringer ist als die von dem aus der integrierten Schaltung CD4047 gebildeten Oszillator erzeugt. Die von dem Oszillator erzeugten Signale und die Flip-Flops werden durch TJIiD- und HAIID-Glieder der Pig. 2 zusammengefaßt, um jeweils Impulsketten zu erzeugen, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind. Ein Impuls diagramm für den Ausgang Q0 ist in Fig. 3 nicht gezeigt, jedoch führt er ein Hechtecksignal mit einer Frequenz, die doppelt so groß als für Q^l ist, und eine ins Positive gehende Vorderflanke eines Impulses auf der mit Qq bezeichneten Leitung tritt zur gleichen Zeit auf, wie die ins Positive gehende Vorderflanke eines Impulses an dem Ausgang Q^ der Schaltung CD4047·01) 4047 on, with the a. 121X resistor and a 4700PF capacitor is connected to control the output frequency, which is 4-00 KHz for the mentioned resistor and capacitor. Two J.-K flip-flops connected in series, each representing one half of an integrated circuit CD4027, are used to generate timing pulses whose speed is slower than that generated by the oscillator formed from the integrated circuit CD4047. The signals generated by the oscillator and the flip-flops are passed through TJIiD and HAIID gates of the Pig. 2 are combined to generate pulse trains as shown in FIG. 3, respectively. A pulse diagram for the output Q 0 is not shown in Fig. 3, but it carries a pike-wave signal with a frequency that is twice as large as for Q ^ l, and a positive leading edge of a pulse on the line labeled Qq occurs at the same time as the positive leading edge of a pulse at the output Q ^ of the circuit CD4047

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, bildet eine integrierte Schaltung CD4046 einen· spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), der ein Rechtecksignal am Ausgang 4 erzeugt, dessen Frequenz durch die Widerstände bestimmt ist, die in Reihe zwischen den Anschluß 11 und Erde geschaltet sind, wie auch durch die an den Anschluß 9 gegebene Spannung. Für die bestimmten, in Fig.5 gezeigten Widerstände und einer Spannung von etwa +7»5 Volt am Anschluß 9 ist die Frequenz des Rechtecksignals am Ausgang 4 des spannungsgesteuert-en Oszillators nominal 51 KHz Eine Änderung der am Eingang 9 erscheinenden Spannung bewirkt eine Verschiebung der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators. Die in Fig. 5 gezeigte Schaltung bewirkt eine dynamische Änderung der Frequenz des VCO in Abhängigkeit von Änderungen der Schallgeschwindigkeit in dem Gas in einer später noch näher beschriebenen V/eise.As shown in Fig. 5, constitutes an integrated circuit CD4046 a · voltage controlled oscillator (VCO), which a Square-wave signal generated at output 4, the frequency of which is determined by the resistors in series between the terminal 11 and earth are connected, as well as by the voltage applied to terminal 9. For the particular ones shown in Fig. 5 shown resistors and a voltage of about +7 »5 volts at terminal 9 is the frequency of the square wave signal at the output 4 of the voltage-controlled oscillator nominally 51 KHz A change in the voltage appearing at input 9 causes a shift in the frequency of the voltage controlled oscillator. The circuit shown in Fig. 5 causes one dynamic change in the frequency of the VCO as a function of changes in the speed of sound in the gas in a described in more detail later.

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Das Rechtecksignal von dem spanmingsgesteuertan Oszillator am Anschluß 4· gelangt über eine Leitung 100 an den Anschluß 3 der Schaltung GD4046, die intern einen Phasendetektor (0DST) bildet. Das Rechtecksignal gelangt auch über eine Leitung 102 an ein HAKD-Glied, dessen Ausgang mit einem Operationsverstärker LM318 und einem Operationsmultiplizierer XR2208 verbunden ist. Die Funktion dieser Schaltungen ist es, ein Sinussignal am Anschluß 104 zu erzeugen, das die gleiche Frequenz wie das auf der Leitung 102 erscheinende Rechtecksignal hat. Der Fachmann erkennt jedoch sofort, daß die Schaltung zwischen der Leitung 102 und dem Anschluß 104-nur eine Schaltung vieler bekannter Schaltungen zum Umformen eines Rechtecksignals in ein Sinussignal darstellt, so daß auch andere äquivalente Schaltungen benutzt v/erden können.The square wave signal from the voltage controlled oscillator at connection 4 reaches connection 3 of the circuit GD4046 via a line 100, which internally has a phase detector (0DST) forms. The square-wave signal also reaches a HAKD element via a line 102, the output of which is connected to an operational amplifier LM318 and an XR2208 operation multiplier connected is. The function of these circuits is to produce a sinusoidal signal on terminal 104 that is the same Frequency like the square wave signal appearing on line 102. However, those skilled in the art will immediately recognize that the Circuit between line 102 and terminal 104-just one circuit of many known circuits for reshaping a square wave signal into a sinusoidal signal, so that other equivalent circuits can also be used.

Zwischen dem Anschluß 104 und dem Ausgangsanschluß AG sind drei aus den Schal tungs typ en LN318 und 804-3C gebildete Operationsverstärker vorgesehen. Der Operationsverstärker LM318 verstärkt das Sinussignal am Anschluß 104·. Die zwei Operationsverstärker 8043C stellen die Phase des Signals, das am Aus gangs an Schluß AC erscheint, mit Eins te llxd.de rständen 106 und 108 ein, mit denen die Phase des Signals am Ausgangsanschluß AG um etwa 360° eingestellt werden kann . Diese Widerstände werden während des Abgleiche des Strömungsmeßgerätes eingestellt und xrerden vorzugsweise so eingestellt, daß das Signal am Anschluß 9 der Schaltung CD4046 +7,5 Volt ist, wobei keine Luft durch die Übertrageranordnung 10 (Fig. 1) strömt. Die folgende Beschreibung beschreibt den Mechanismus, durch den die Phaseneinstellung des Signals am Ausgangsanschluß AC eine Änderung der Spannung am Anschluß 9 bewirkt.Between the connection 104 and the output connection AG, three are formed from the circuit types LN318 and 804-3C Operational amplifier provided. The operational amplifier LM318 amplifies the sinusoidal signal at terminal 104 ·. The two Operational amplifiers 8043C set the phase of the signal that appears at the output at the end AC, with one te llxd.de resistances 106 and 108, with which the phase of the signal at the output terminal AG can be adjusted by about 360 ° can . These resistances are set during the calibration of the flow measuring device and are preferably grounded in this way set that the signal at terminal 9 of the circuit CD4046 is +7.5 volts, with no air through the transducer assembly 10 (Fig. 1) flows. The following description describes the mechanism by which the phase adjustment of the signal at the output terminal AC causes a change in the voltage at the terminal 9.

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Die in Fig- 4- gezeigte Schaltung veist Umformer-Treiber/ Empfänger-Schaltungen auf und zeigt, wie diese mit den Umformern 24- und 26 verbunden sind. Die Schaltung der Pig. 4-ist in einen Treiberteil, der links von der gestrichelten Linie 110 gezeigt ist, und einen Empfängerteil unterteilt, der rechts von der gestrichelten Linie 110 gezeigt ist, die Umformer 24· und 26 jedoch nicht enthält.The circuit shown in Fig. 4- shows converter-driver / Receiver circuits and shows how these are connected to converters 24 and 26. The circuit of the Pig. 4-is divided into a driver part, shown to the left of the dashed line 110, and a receiver part, which is shown to the right of dashed line 110 but does not include transducers 24 and 26.

Das Sinussignal von der Schaltung der Fig. 5 wird an den Eingangsanschluß'AC in Pig· 4- und anschließend an zwei Umformer-Treiberschaltungen gegeben, wobei die erste Treiberschaltung Q5 und die zweite Treiberschaltung Q6 enthält. Diese Transistoren Q5 und Q6 verknüpfen das Sinussignal von dem Eingangsanschluß AC an die jeweils verbundenen Umformer 24- oder 26, wodurch diese in ihren Sendebetrieb gelangen.'Die Verknüpfungssignale werden von Transistorpaaren Q1,Q3 und Q2,Q4- und den jeweils verbundenen Schaltungen erzeugt, die die Schaltung der Pig. 2 zum Erzeugen der Verknüpfungssignale umfassen, die an den Anschlüssen X und T erscheinen. Da die Verknüpfungssignale an den Anschlüssen X und Y zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten und sich abwechseln, wie dieses in Pig. 3 gezeigt ist, werden die Umformer 24· und 26 abwechselnd in ihren Sende betrieb geschaltet. The sinusoidal signal from the circuit of FIG. 5 is applied to the Input terminal 'AC in Pig · 4- and then on two converter-driver circuits given, the first driver circuit including Q5 and the second driver circuit Q6. These transistors Q5 and Q6 combine the sinusoidal signal from the input terminal AC to the respective connected converter 24 or 26, whereby these get into their transmission mode. 'The Link signals are from transistor pairs Q1, Q3 and Q2, Q4 and the respective connected circuits are generated, which is the circuit of the Pig. 2 to generate the logic signals that are applied to the terminals X and T appear. Since the logic signals at the connections X and Y occur at different times and themselves alternate, like this one in Pig. 3 is shown, the converters 24 · and 26 are alternately switched to their transmission mode.

Die Empfängerschaltungen 116 und 118 sind auch unmittelbar jeweils mit den Umformern 24- und 26 verbunden, jedoch sind die Empfängerschaltungen 116 und 118 entweder v/irksam oder unwirksam, um auf Signale anzusprechen, die durch die mit ihnen verbundenen Umformer 24- oder 26 erzeugt werden, in Abhängigkeit davon, ob der jeweils mit ihnen verbundene, einen Kurzschluß bewirkende Transistor %/ oder Q8 leitend oder gesperrt ist. Der Transistor Q7 wird z.3. durch einReceiver circuits 116 and 118 are also directly connected to transducers 24- and 26, respectively, but receiver circuits 116 and 118 are either active or inactive to respond to signals generated by transducers 24- or 26 connected to them , depending on whether the short-circuiting transistor % / or Q8 connected to them is conductive or blocked. The transistor Q7 is z.3. through a

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Verknüpfungsimpulssignal Q3 gesteuert und verbindet die Leitung 112 mit Erde, wenn das Signal Q3 positiv ist. In gleicher Weise verbindet der Transistor Q8 die Leitung 114 mit Erde, wenn das Verknüpfungssignal ζ£ positiv ist. Aus dem Impulsdiagramm der Fig. 3 ist zu erkennen, daß Q^ immer dann positiv ist, wenn X positiv ist, so daß damit der Empfänger 116 inner unwirksam ist, wenn sich der Umformer 24- in seinem Sendebetrieb befindet und Signale von dem EingangsanSchluß AC empfängt. In gleicher Weise ist der Empfänger 118 immer dann unvjirksam, wenn QT positiv ist, wenn sich der Umformer 26 im Sendebetrieb befindetWenn daher ein gegebener Umformer 24- oder 26 sich im Sendebetrieb.befindet, so ist die jeweils mit ihnen verbundene Smpfängerschaltung 116 oder 118 umvirksam. Befindet sich jedoch einer der Umformer im Sendebetrieb, so ist die mit dem anderen Umformer 24- oder 26 verbundene Smpfängerschaltung 116 oder 118 wirksam, da das zugehörige "Verknüpfungssignal Q- oder q7 Erdpotential zeigt. So befindet sich z.B. während eines ersten Sende-Empfangs-Zyklus der Umformer 24- im Sendebetrieb und a?hält Signale vom Eingangsanschluß AC, der Transistor Q7 ist durch das Signal Q^ leitend, um den Empfänger 116 durch die Erdleitung 112 abzuschalten, und die Empfängerschaltung 118 ist wirksam mit dem Umformer 26 verbunden, da der Transistor Q8 infolge des sich auf Erdpotential befindenden 'Verknüpfungssignals (JT leitend ist. Gleichzeitig befindet sich das Verknüpfungssignal T auf Erdpotential, wodurch es verhindert, daß das am EingangsanschluB AC erscheinende Signal über den Transistor Q6 an den Umformer 26 gelangen kann. Der zweite Sende-Empfangs- Zyklus tritt auf, wenn der Umformer 26 Signale von dem Eingangsanschluß AC erhält, der Transistor Q7 durch Q^ gesperrt ist, der Transistor Q8 durch JT leitend geschaltet ist, das Verknüpfungssignal T positiv ist und das Verknüpfungssignal X sich auf Erd-Linking pulse signal Q3 controlled and connects the Line 112 to ground when signal Q3 is positive. Likewise, transistor Q8 connects the line 114 with earth if the link signal ζ £ positive is. From the timing diagram of FIG. 3 it can be seen that that Q ^ is always positive when X is positive, so that the receiver 116 is thus ineffective when the converter 24 is in its transmission mode and Receives signals from the input terminal AC. In the same Thus, the receiver 118 is ineffective whenever QT is positive when the transducer 26 is in the transmit mode, if therefore a given converter 24 or 26 is in the transmission mode, so that is with them connected receiver circuit 116 or 118 ineffective. However, if one of the converters is in transmission mode, the one connected to the other converter is 24 or 26 Receiver circuit 116 or 118 effective, since the associated "logic signal Q- or q7 shows ground potential. So is located e.g. during a first send-receive cycle the converter 24- is transmitting and holding signals from the input terminal AC, transistor Q7 is conductive by signal Q ^ to receiver 116 by ground line 112 turn off, and the receiver circuit 118 is operatively connected to the converter 26, as the transistor Q8 as a result of the link signal that is at ground potential (JT is conductive. At the same time, the Linking signal T at ground potential, which prevents the signal appearing at the input connection AC from being transmitted transistor Q6 can pass to converter 26. The second transmit-receive cycle occurs when the converter 26 receives signals from the input terminal AC, the transistor Q7 is blocked by Q ^, the transistor Q8 by JT is switched on, the logic signal T is positive and the logic signal X is on earth

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potential befindet. Daher befindet sich, der Uniformer 26 im Sendebetrieb, der Empfänger 116 ist wirksam und der Empfänger 118 ist unwirksam.potential is. Therefore, the uniform is 26 in transmission mode, the receiver 116 is effective and the receiver 118 is ineffective.

Die mit dem Umformer 24 verbundene Empfängerschaltung 116 weist zwei Operationsverstärker 120 und 122 auf, die in Reihe geschaltet sind und immer dann wirksam sind, wenn der Transistor Q7 nicht leitend ist, um irgendein auf der Eingangsleitung 112 erscheinendes Signal zu verstärken. Das verstärkte Signal erscheint am Anschluß 6 des Operationsverstärkers 122, der mit dem invertierenden Eingang einer Vergleiche r schaltung 12A- verbunden ist. Die Vergleicherschaltung 124- ist immer dann wirksam, wenn das Verknüpfungssignal A sich auf einem logischen Pegel von O befindet, wodurch das Ausgangssignal am Anschluß 7 erscheinen kann. Das Ausgangssignal am Anschluß 7 ist eine positive Spannung von etwa +15 Volt, wenn das Sinus-Eingangssignal am Anschluß der Vergleicherschaltung 124· ein negatives Potential hat, und liegt bei O Volt, wenn das Eingangssignal am Anschluß 3 ein positives Potential hat. Die Vergleicherschaltung formt daher das Sinus-Eingangssignal in ein Rechteck-AusgangssignäL um. Die mit dieser verbundene Vergleicherschaltung 126 ist während der Dauer der Wirksamkeit der Vergleicherschaltung 124 unwirksam und vice versa.The receiver circuit 116 connected to the converter 24 has two operational amplifiers 120 and 122, which are shown in FIG Are connected in series and are always effective when the transistor Q7 is not conductive to any of the Input line 112 appearing signal to amplify. The amplified signal appears at connection 6 of the operational amplifier 122, the one with the inverting input of a compares r circuit 12A- is connected. The comparator circuit 124- is always effective when the link signal A is at a logic level of 0, which allows the output signal to appear on terminal 7. The output signal at terminal 7 there is a positive voltage of about +15 volts when the sine input signal is at terminal of comparator circuit 124 · has a negative potential, and is 0 volts when the input signal is at the terminal 3 has a positive potential. The comparator circuit therefore forms the sine input signal into a square output signal around. The comparator circuit 126 connected to this is for the duration of the effectiveness of the comparator circuit 124 ineffective and vice versa.

Der Empfänger 118 weist zwei in Reihe geschaltete Operationsverstärker 130 und 132 auf, die das auf der Singangsleitung 114 erscheinende Signal verstärken und dieses verstärkte Signal an den Ausgang 6 des Operationsverstärkers 132 geben. Dieses Ausgangssignal am Anschluß 6 des Verstärkers 132 wird an den invertierenden Eingang der Vergleicherschaltung 126 gegeben, die immer dann wirksam ist, wenn das Verknüpfungssignal B sich auf einem logischen Pegel -vgq 0 befindet. Das Ausgangssignal am Anschluß 7 d.er Vergleicher-The receiver 118 has two operational amplifiers connected in series 130 and 132 on the that on the singing line 114 appearing signal and this amplified signal to the output 6 of the operational amplifier 132 give. This output signal at terminal 6 of amplifier 132 is applied to the inverting input of the comparator circuit 126 given, which is always effective when the link signal B is at a logic level -vgq 0. The output signal at connection 7 of the comparator

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sclialtung 126 ist ein Rechte designal mit einer Spannung von etwa +15 "Volt, wenn immer aas Eingangssignal am Anschluß 3 negatives Potential hat, und von etwa O Volt, wenn immer das Eingangssignal am Anschluß 3 positives Potential hat. Da die Terknüpfungssignale A und B zu unterschiedlichen Zeitpunkten erscheinen, beeinflußt die Arbeitsweise der Vergleioherschaltung 12A- oder 126 nicht die Arbeitsweise der anderen Vergleicherschaltung 126 oder 124.section 126 is a right designal with a tension of about +15 "volts, if there is always an input signal at the connector 3 has negative potential, and of about 0 volts whenever the input signal at terminal 3 is positive Has potential. Since the linking signals A and B are different Times appear does not affect the operation of the comparator circuit 12A or 126 the operation of the other comparator circuit 126 or 124.

Die Vergleicherschaltungen 124- und 126 sind daher unabhängig voneinander wirksam, um Rechtecksignale an ihren jeweiligen Ausgängen aus den Sinussignalen zu erzeugen, die an den jeweils mit ihnen verbundenen Umformern 24 oder 26 immer dann erzeugt werden, wenn sich der "Umformer im Empfangsbetrieb befindet und die erforderlichen Verknüpfungssignale vorhanden sind, um die Empfängerschaltungen 116 oder 118 zu betätigen.Da die AusgangsanSchlüsse der Vergleicherschaltungen an dem Anschluß SIG zusammengeschaltet sind, gibt das an dem Anschluß SIG erscheinende Signal die logische TJITD-Verknüpfung der an den Ausgängen der Vergleicher 124 und 126 erscheinenden Signale an.The comparator circuits 124 and 126 are therefore independent effective from each other to generate square-wave signals at their respective outputs from the sinusoidal signals that at the converters 24 or 26 connected to them are always generated when the "converter is in the Receive mode is located and the required link signals are present to operate the receiver circuits 116 or 118. As the output terminals of the comparator circuits are interconnected at the connection SIG, the signal appearing at the connection SIG gives the logical TJITD link at the comparator outputs 124 and 126 appearing signals.

Das Ausgangssignal von den Empfängerschaltungen 116 und wird über den in Fig. 4 mit SIG bezeichneten Anschluß an den zugeordneten und in Fig, 5 mit SIG bezeichneten Eingangsanschluß und dann an den Anschluß 14 der integrierten Schaltung CD4046 gegeben, die intern mit der in ihr enthaltenen Phasendetektorschaltung verbunden ist. Der Phasendetektor selbst arbeitet genauso wie eine EXCLUSIV-ODER-Schaltung, deren Ausgang intern mit einem Anschluß 2 der integrierten Schaltung CD4046 verbunden ist und einen Ausgangspegel von einer logischen 1 immer dann hat, wenn nur ein Eingang des Phasendetektors einen Pegel mit einerThe output signal from the receiver circuits 116 and 116 is applied to the terminal labeled SIG in FIG the associated input terminal designated by SIG in FIG. 5 and then applied to the terminal 14 of the integrated circuit CD4046, which is internally connected to the Phase detector circuit is connected. The phase detector itself works just like an EXCLUSIVE-OR circuit, whose output is internally connected to a terminal 2 of the integrated circuit CD4046 and a Output level of a logical 1 always has when only one input of the phase detector has a level with a

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logischen 1 erhält. Das am Anschluß 2 der integrierten Schaltung CD404-6 erscheinende Signal ist daher ein Rechtecksignal, das impulsbreitenmoduliert ist, wobei die Breite eines jeden Impulses auf die Phasendifferenz zwischen dem gesendeten Signal, d.h. dem Signal auf der Leitung 100, und dem empfangenen Signal ist, d.h. dem am Anschluß 14 der integrierten Schaltung CD4046 erscheinenden Signal.logical 1 receives. The one at terminal 2 of the integrated circuit CD404-6 appearing signal is therefore a square wave signal, which is pulse width modulated, the width of each pulse being based on the phase difference between the transmitted one Signal, i.e. the signal on line 100, and the received signal, i.e. that at terminal 14 of the integrated Circuit CD4046 appearing signal.

Bei der normalen Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Strömungsmeßgerätes ist, wenn die Zusammensetzung des durch die Umformeranordnung 10 hindurchströmenden Gases sich gegenüber der ändert, bei der das Strömungsmeßgerät abgeglichen wurde, die Pnase des an dem Eingangs an schluß SIG in S1Xg. 5 erscheinenden Signals unterschiedlich zu der Signalphase, die an diesem Eingangsanschluß erscheint, wenn die Schaltung abgeglichen wurde. Das Ausgangssignal des Phasendetektors wird daher anders, wodurch, die Spannung über dem 1 MP-Kondensator eines Tiefpaßfilters, das einen 1 MÖ-Widerstand und einen IMF-Kondensator aufweist und mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 156 verbunden ist, gegenüber der Spannung ändert, bei der das Strömungsmeßgerät in einer Weise abgeglichen wurde,die später im einzelnen beschrieben wird. Diese Spannungsänderung über dem IMF-Kondensator bewirkt, daß die Spannung am Anschluß 9 der integrierten Schaltung GD4046 sich ändert, wodurch die Frequenz des von dem §pannungsgesteuerten Oszillator erzeugten Signals sich ebenfalls ändert. Das System setzt die Einstellung des spannungsgesteuerten Ossiilators hinsichtlich seiner Frequenz fort, bis die Phasendifferenz zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Signal nicht länger eine Spannungsänderung über dem 1MF-Kondensator in dem Tiefpaßfilter bewirkt.In the normal operation of the flow meter according to the invention, when the composition of the gas flowing through the transducer assembly 10 changes from that in which the flow meter was adjusted, the Pnase of the SIG at the input is in S 1 Xg. 5 is different from the signal phase that appears at this input terminal when the circuit has been balanced. The output of the phase detector is therefore different, whereby the voltage across the 1 MP capacitor of a low pass filter, which comprises a 1 MO resistor and an IMF capacitor and is connected to the output of the operational amplifier 156, changes from the voltage at which the flow meter has been trimmed in a manner which will be described in detail later. This change in voltage across the IMF capacitor causes the voltage at terminal 9 of the integrated circuit GD4046 to change, whereby the frequency of the signal generated by the voltage-controlled oscillator also changes. The system continues to adjust the frequency of the voltage controlled oscillator until the phase difference between the transmitted and received signals no longer causes a voltage change across the 1MF capacitor in the low pass filter.

Die Möglichkeit, die Arbeitsfrequenz in Abhängigkeit von einer Änderung der GaszusammenSetzung zu ändern, ist im Hinblick auf die vorliegende Erfindung besonders wichtig,The possibility of changing the working frequency depending on a change in the gas composition is available in the Particularly important with regard to the present invention,

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da dieses die bisherigen Systeme nicht können. Es kann gezeigt werden, daß die erfindungsgemäßen Umformer eine maximale Energieübertragung von dem sendenden zum empfangenden Umformer bewirken, wenn sie bei ihrer Eigenfrequenz betrieben werden, die von dem Innendurchmesser des Umformers abhängt. Ist daher Luft das Gas in der Umformeranordnung, wenn das Strömungsmeßgerät abgeglichen wird, so entspricht die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators der, die akustische Drücke mit einem Bruchteil der halben Wellenlängen über den Umformerdurchmesser in Luft erzeugen, was einer Eigenfrequenz entspricht. Ändert sich danach die Gasdichte, so ändert sich auch die Geschwindigkeit der Schalldrücke in diesem, wodurch eine unterschiedliche Phasendifferenz von dem Fnasendetektor erfaßt wird. Dieses bewirkt eine Änderung der frequenz der akustischen Drücke, die von dem spannungsgesteuerten Oszillator erzeugt wird, in einer später näher beschriebenen Weise, und es kann gezeigt werden, daß die neue Frequenz einer solchen entspricht, bei der der Durchmesser Jedes Umformers erneut die Eigenwertanzahl der halben Wellenlängen bei der neuen Frequenz bei dem sich dann in der Umformeranordnung befindenden Gas ist. Auf diese Weise wird eine maximale Energieübertragung zwischen einem sendenden und einem empfangenden Umformer aufre chterhalten.since the previous systems cannot do this. It can be shown be that the converter according to the invention has a maximum Effect energy transfer from the transmitting to the receiving transducer when operated at their natural frequency which depends on the inner diameter of the converter. Therefore, if air is the gas in the converter assembly the flow meter is adjusted, the frequency of the voltage controlled oscillator corresponds to that, the generate acoustic pressures with a fraction of half the wavelengths across the transducer diameter in air, which corresponds to a natural frequency. If the gas density changes afterwards, the speed of the sound pressures also changes in this, whereby a different phase difference is detected by the nose detector. This causes a change in the frequency of the acoustic pressures produced by the voltage controlled oscillator, in a manner to be described later, and it can be shown that the new frequency corresponds to one at which the diameter of each transducer again corresponds to the number of eigenvalues of half the wavelength at the new frequency for the gas then located in the converter arrangement. In this way, a maximum energy transfer between a sending and a receiving transducer is achieved keep up.

Das impulsbreitenmodulierte Signal, das an dem Ausgang des Phasendetektors erscheint, ist eines "^n zwei Eingangssignalen für ein UKD-Glied 140, dessen Ausgang mit einer Integratorschaltung 142 verbunden ist. Der zx^eite Eingang des UHD-Gliedes 140 erhält ein die Integration ermöglichendes Signal IE, das eine logische 1 immer dann ist, wenn entweder das Verknüpfungssignal A oder das Terknüpfungssignal B eine logische 0 ist, was ein Zustand ist, der angibt, daß das Ausgangssignal des Phasendetektors der Phasendifferenz zwischen einem ausgesendeten und einem empfangenen Signal entspricht. Auf diese Weise wird dasThe pulse-width-modulated signal that appears at the output of the phase detector is one "^ n two input signals for a UKD element 140, the output of which with a Integrator circuit 142 is connected. The second input of the UHD element 140 receives an integration enabling Signal IE, which is a logical 1 whenever either the link signal A or the link signal B is a logic 0, which is a condition indicating that the output of the phase detector is the Phase difference between an emitted and a received signal. That way it becomes

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impulsbreitenmodulierte Signal über das UÜD-Glied 1W zugeführt, xvenn es durch, das die Integration ermöglichende Signal IE leitend ist. Das Ausgangssignal der Integratorschaltung 142 erscheint am Ausgang 6 des Operationsverstärkers LM318 und hat einen integrierten Pegel während der Dauer des die Integration ermöglichenden Signals, dessen endgültiger Pegel zu der Phasendifferenz zwischen dem ausgesendeten Signal von einem Umformer und dem empfangenen Signal von dem anderen Umformer zugeordnet ist und über eine Leitung 144 an einen Eingangsanschluß 5 von zwei unterschiedlichen Abtast- und Halteschaltungen 146 und 148 gegeben wird. Jede Abtast- und Halteschaltung 146 oder 148 tastet die am Anschluß 5 erscheinende Spannung ab, wenn ein "Verknüpfungssignal an jeden der jeweiligen Steuereingänge am "Verknüpfungsanschluß 6 gegeben wird. Die abgetastete Spannung erscheint am Anschluß 11 und hat den gleichen Pegel, wie er am Anschluß 5 erscheint, wenn das Verknüpfungssignal vorgelegen hat. Die Spannung am Anschluß 11 einer jeden Abtast- und Halteschaltung 146 oder 148 bleibt zwischen Verknüpfungsimpulsen am Anschluß 6 unverändert. Die Abtast- und Halteschaltung 146 wird zu ihrem Abtastbetrieb immer dann angesteuert, wenn das am Eingangsanschluß U erscheinende Signal eine logische 1 ist. Ingleicher Weise wird die Abtast- und Halteschaltung 148 immer dann in ihren Abtastbetrieb angesteuert, wenn der Eingangsanschluß D eine logische 1 führt.pulse width modulated signal supplied via the UÜD element 1W, xvenn it through, the signal that enables integration IE is conductive. The output of the integrator circuit 142 appears at output 6 of the operational amplifier LM318 and has an integrated level during the duration of the integration enabling signal, its final level to the phase difference between the transmitted signal from one transducer and the received signal from the other Converter is assigned and via a line 144 to an input terminal 5 of two different scanning and holding circuits 146 and 148 is given. Each sampling and hold circuit 146 or 148 samples the terminal 5 appearing voltage when a "logic signal to each of the respective control inputs at the" logic connection 6 is given. The sampled voltage appears at terminal 11 and has the same level as it is at terminal 5 appears when the link signal was present. the Voltage at terminal 11 of each sample and hold circuit 146 or 148 remains between logic pulses unchanged at connection 6. The sample and hold circuit 146 is always activated for its sampling operation when the signal appearing at the input terminal U is a logical 1. Similarly, the sample and hold circuit 148 is always driven into its scanning mode when the input terminal D carries a logical 1.

Zwischen dem Abtastbetrieb, entweder der A^tast- und Halteschaltungen 146 oder 148, erscheint ein Integrator-Bücksetzsignal am Singangsanschluß IE, das einen Transistor Q12 leitend schaltet, um einen Kondensator zwischen dem Anschluß 6 und dem Anschluß 2 des Operationsverstärkers innerhalb der Integratorschaltung 142 kurzzuschließen. Dieses setzt den Integrator zurück, so daß seine Ausgangsspannung gleich O XEt.Between the sampling operation, either the sampling and holding circuits 146 or 148, an integrator reset signal appears at the input terminal IE, which a transistor Q12 turns conductive to a capacitor between the terminal 6 and the terminal 2 of the operational amplifier within the integrator circuit 142 to short-circuit. This resets the integrator so that its output voltage is the same O XEt.

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Während des Betriebs sind die Abtast- und Halteschaltunn;en 146 und 148 wirksam, um Gleichspannungen zu speichern, die die Phasendifferenz zwischen dem ausgesendeten Signal an dem einen Umformer und dem empfangenen Signal an dem anderen Umformer angeben. Im Falle der Abtast- und Halteschaltung 146, die von einem Ansteuersignal am EingangsanSchluß U angesteuert wird, wird eine Spannung gespeichert, die nach Maßgabe einer beliebigen Definition der Phasendifferenz zwischen dem von dem stromab liegenden Umformer 26 gesendeten Signal und dem in Abhängigkeit davon an dem stromauf liegenden Umformer 24 erzeugten Signal entspricht, nämlich einer sogenannten Stromauf-Phasendifferenz. Ist andererseits die Abtast- und Halteschaltung 148 in Abhängigkeit von einem Ansteuersignal D wirksam, um eine Spannung zu speichern, so entspricht diese der Phasendifferenz zwischen dem von dem stromab liegenden Umformer 24- ausgesendeten Signal und dem in Abhängigkeit davon von dem stromab liegenden Umformer 26 erzeugten Signal, nämlich der sogenannten Stromab-Phasendifferenz. The sample and hold circuits are active during operation 146 and 148 are effective to store DC voltages that the phase difference between the transmitted signal at one transducer and the received signal at the other Specify converter. In the case of the sample and hold circuit 146, which is controlled by a drive signal at the input terminal U is controlled, a voltage is stored that is determined by any definition of the phase difference between the signal sent by the downstream converter 26 and the signal sent therefrom at the upstream lying converter 24 corresponds to the generated signal, namely a so-called upstream phase difference. On the other hand is the sample and hold circuit 148 is effective as a function of a drive signal D in order to store a voltage, this corresponds to the phase difference between the signal transmitted by the downstream converter 24- and the signal depending on the signal generated by the downstream converter 26, namely the so-called downstream phase difference.

Das Ausgangssignal von den Abtast- und Halteschaltungen 146 und 148 wird jeweils an den invertierenden und den nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 150 gegeben, der eine Spannung an seinem Aus gangs an Schluß 14 erzeugt, die gleich der Differenz zwischen der Spannung, die seinem nichtinvertierenden Eingangsanschluß zugeführt wird und der Spannung ist, die an seinem invertierenden Eingangsanschluß erscheint (0ΐ)-0ΐΓ). Wie früher angegeben wurde, gibt diese Differenz die nicht korrigierte Strömungsgeschwindigkeit eines Gases durch die Umformeranordnung 10 (3?ig.i) an. Um das Strömungsmeßgerät in geeigneter Weise abzugleichen, hat der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers ein insgesamt mit 152 bezeichnetes Einstellige tzwerk, das mit ihm verbunden ist, um die Spannung an dem nichtinvertierenden Singangsanschluß so einzustellen, daßThe output from the sample and hold circuits 146 and 148 is applied to the inverting and the non-inverting, respectively Input of an operational amplifier 150 given, the one voltage at its exit at terminal 14 which is equal to the difference between the voltage applied to its non-inverting input terminal and the voltage appearing on its inverting input terminal is (0ΐ) -0ΐΓ). As stated earlier, this difference gives the uncorrected flow rate of a gas through the converter arrangement 10 (3? ig.i) at. In order to properly balance the flow meter, the non-inverting input terminal of the operational amplifier has a single digit marked 152 tzwerk, which is connected to it, in order to adjust the voltage on the non-inverting singing terminal so that

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die an dem Ausgangs ans chluß 14- erscheinende Spannung immer dann gleich D ist, wenn die Strömungsgeschwindigkeit durch die Umformeranordnung ΛΟ gleich O ist. Diese Einstellschaltung 152 kompensiert verschiedene Schaltungsabgleichfehler, besonders solche der Abtast- und Halte schaltungen 14-6 und .14-8.the voltage appearing at the output at connection 14- is always equal to D when the flow rate through the converter arrangement ΛΟ is equal to 0. This adjustment circuit 152 compensates for various circuit alignment errors, particularly those of the sample and hold circuits 14-6 and 14-8.

Das Aus gangs sign al der Abtast- und Halteschaltungen 14-6 und 14-8 xdürd jeweils über einen 20 K -V/iderstand an den Eingangsanschluß .5 einer weiteren A^tast- und Halteschaltung 154-gegeben. Da die Ausgangssignale der Abtast- und Halteschaltungen 146 und 14-8 in der gezeigten Weise weitergegeben werden, beträgt die Spannung am Anschluß 5 der Abtast- und Halteschaltung 154- die Hälfte der Summe der Zweiphasendifferenzen, die in den beiden Abtast- und Halteschaltungen 14-6 und 14-8 gespeichert sind. Diese Summe wird innerhalb der Abtast- und Halteschaltung 154- in Abhängigkeit von einem Summiersignal gespeichert, das an dem Eingangsanschluß 5 erhalten wird. Das Ausgangssignal der Abtast- und Halteschaltung 154- wird über einen weiteren Operationsverstärker 156 weitergegeben, der eine Gleichspannung am Ausgangsanschluß 8 erzeugt, die auf die Summe der Phasendifferenzen bezogen ist, die in den Abtast- und Halteschaltungen 14-6 und 14-8 zu dem Zeitpunkt gespeichert sind, wenn das Ansteuersignal erscheint« Wie zuvor bereits angegeben wurde, weist diese am Ausgangsanschluß 8 des Verstärkers 156 auftretende Spannung ((2fD+0U) eine relative Angabe für die Schaligeschwindigkeit in dem Gas innerhalb der Umformeranordnung 10 auf.The output signal from the sample and hold circuits 14-6 and 14-8 xdürd each via a 20 K -V / resistance to the input terminal .5 of a further A ^ sample and hold circuit 154-given. Since the output signals of the sample and hold circuits 146 and 14-8 are passed in the manner shown, the voltage at terminal 5 of the sample and hold circuit 154- is half the sum of the two-phase differences, which are stored in the two sample and hold circuits 14-6 and 14-8. This sum is within the Sample and hold circuit 154- depending on one Summing signal stored at the input terminal 5 is obtained. The output signal of the sample and hold circuit 154- is via a further operational amplifier 156 passed on, which generates a DC voltage at output terminal 8, which is related to the sum of the phase differences, those in sample and hold circuits 14-6 and 14-8 to the Time are stored when the control signal appears «As already stated above, this voltage occurring at the output terminal 8 of the amplifier 156 has ((2fD + 0U) a relative specification for the shell speed in the Gas within the converter assembly 10 on.

Die an dem Anschluß 8 des Verstärkers 156 erscheinende Spannung (0D+0U) wird an ein Tiefpaßfilter zurückgekoppelt, das einen iMß-Widerstand und einen IIIF-Kondensator aufweist. Die an diesem IMF-Kondensator auftretende Spannung wird an einen Anschluß 9 der Schaltung GD4O4-6 gegeben, die intern mit dem spannungsgesteuerten OszillatorThe one appearing at terminal 8 of amplifier 156 Voltage (0D + 0U) is fed back to a low-pass filter, one iMß resistor and one IIIF capacitor having. The voltage appearing on this IMF capacitor is given to a terminal 9 of the circuit GD4O4-6, the internally with the voltage controlled oscillator

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verbunden ist und damit seine Betriebsfrequenz einstellt. Die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators wird daher mit einer Änderung der Schallgeschwindigkeit in dem Gas innerhalb der Umformeranordnung 10 geändert.is connected and thus adjusts its operating frequency. The frequency of the voltage controlled oscillator therefore becomes with a change in the speed of sound in the gas changed within the converter assembly 10.

Die Schaltungen der Fig. 4 und 5 in Verbindung mit den Schaltungen der Gig. 2 erzeugen ein Signal an dem Ausgangsanschluß 14 des Verstärkers 150, das der nicht korrigierten Strömung durch die Umformeranordnung 10 entspricht, und ein weiteres Ausgangssignal am Anschluß 8 des "Verstärkers 156, das der Schallgeschwindigkeit in dem Gas innerhalb der Umforneranordnung 10 entspricht. iTach Maßgabe der Segeln bei der Bestimmung des Umformers 24 als stromauf liegander Umformer und des Umformers 26 als stromab liegender Umformer bedeutet immer, wenn die am Ausgang 14 des Verstärkers 150 erscheinende Spannung negativ ist, diese negative Spannung, daß das Strömungsmittel tatsächlich durch die Umformeranordnung in einer Sichtung von dem stromauf liegenden Umformer 24 zu dem stromab liegenden Umformer 26 strömt. Außerdem kann die Größe der an dem Anschluß 14 des Verstärkers 150 erscheinenden Spannung auf die in Fig. 6 gezeigte Schaltung bezogen und von dieser korrigiert werden, um die Strömungsgeschwindigkeit des die Anordnung 10 passierenden Strömungsmittels anzugeben. Ist andererseits die Spannung an dem Anschluß des Verstärkers 150 positiv, so gibt dieses an, daß das Strömungsmittel durch die Anordnung 10 in einer Sichtung von dem stromabliegenden Umformer 26 zu dem stromauf liegenden Umformer 24 strömt. Auch hier entspricht die Größe der am Anschluß 14 des Verstärkers 150 erscheinenden Spannung der nicht korrigierten Strömungsgeschwindigkeit durch die Umformeranordnung 10.The circuits of Figures 4 and 5 in conjunction with the circuits the gig. 2 generate a signal at the output terminal 14 of amplifier 150 that of uncorrected flow by the converter arrangement 10 corresponds, and a further output signal at terminal 8 of the "amplifier 156, which the The speed of sound in the gas within the converter assembly 10 corresponds. iTaccording to the sails in determining of converter 24 as an upstream converter and of converter 26 as a downstream converter whenever the output 14 of the amplifier 150 appears Voltage is negative, that negative voltage that the fluid is actually in through the transducer assembly a sifting from the upstream converter 24 to the downstream converter 26 flows. In addition, the Size of the appearing at terminal 14 of amplifier 150 Voltage related to the circuit shown in Fig. 6 and corrected by this to the flow rate of the fluid passing through the arrangement 10. On the other hand, is the voltage at the terminal of booster 150 is positive, it indicates that the fluid is being sifted through assembly 10 flows from the downstream converter 26 to the upstream converter 24. Again, the size corresponds to the voltage appearing at terminal 14 of amplifier 150 the uncorrected flow rate through the converter assembly 10.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Schaltung ist jedoch das Ausgangssignal des Verstärkers 156 lediglich eine auf die Schallgeschwindigkeit in dem Gas sich beziehende Angabe. Um zuIn the circuit shown in Fig. 5, however, the output signal is of amplifier 156 only one to the speed of sound in the gas related information. In order to

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bestimmen, ob die Geschwindigkeit größer oder kleiner als die ist, für die das Strömungsmeßgerät abgeglichen wurde, muß die Amplitude zum Zeitpunkt des Abgleiche aufgezeichnet werden und dann mit der laufenden Ablesung verglichen werden. Die Schaltung kann jedoch in einfacher Weise so modifiziert werden, daß die Ausgangsspannung immer dann gleich O ist, wenn das Abgleichströmungsmittel in der Umformeranordnung vorhanden ist. Ändert sich dann die Schallgeschwindigkeit in dem Strömungsmittel, so wird die Ausgangsspannung entx^eder positiv oder negativ und das Vorzeichen der Spannung entspricht dem Unterschied, ab die Schallgeschwindigkeit verglichen mit dem Strömungsmittel, bei dem das Strömungsmeßgerät abgeglichen wurde, angestiegen oder gefallen ist. Die Größe der Ausgangsspannung entspricht dann der relativen Differenz zwischen der Schallgeschwindigkeit in dem Gas, das augenblicklich durch die Umformer hindurchgeht, und der Schallgeschwindigkeit in dem Gas, das bei dem Abgleich durch die Umformer hindurchgegangen ist. Um die Ausgangsspannung für eine Anzeige der relativen Schallgeschwindigkeit zu benutzen, sind mehr Schaltungen erforderlich, da das Ausgangssignal) des Verstärkers 156 zur Benutzung als ein Fehlersignal vorgesehen ist, um die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCO einzustellen, sowie als ein Eingangs-· signal für die Schaltung der Fig. 6.determine whether the speed is greater or less than is the one for which the flowmeter was calibrated, the amplitude at the time of calibration must be recorded and then compared to the current reading. However, the circuit can be modified in a simple manner that the output voltage is zero whenever the balancing fluid is in the transducer assembly is available. If the speed of sound then changes in the fluid, the output voltage is decayed positive or negative and the sign of the voltage corresponds to the difference from the speed of sound compared has increased or decreased in the fluid that the flowmeter was being balanced. The size of the output voltage then corresponds to the relative one Difference between the speed of sound in the gas that instantly passes through the transducers, and the speed of sound in the gas that passes through the calibration the converter has passed through. To the output voltage to use it for a display of the relative speed of sound, more circuitry is required because the output signal) of amplifier 156 for use as an error signal is provided to the frequency of the voltage controlled To set the oscillator VCO, and as an input signal for the circuit of FIG. 6.

Eine x-xeitere 'andere Ausbildung ermöglicht, daß die Ausgangsspannung gleich dem Wert Λ eingestellt wird, wenn z.B. Luft in der Umformeranordnung vorhanden ist. Wenn sich die Schallgeschwindigkeit des durch die Umformeranordnung fließenden Gases ändert, entspricht die Größe der Ausgangsspannung der Geschwindigkeit in dem Gas bezogen auf die Geschwindigkeit in Luft.Another design enables the output voltage to be set equal to the value Λ if, for example, air is present in the converter arrangement. If the speed of sound of the gas flowing through the transducer arrangement changes, the magnitude of the output voltage corresponds to the speed in the gas relative to the speed in air.

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Die Schaltung der Fig. 6 weist eine Schaltung zur Annahme der nicht korrigierten Strömungsgeschwindigkeit vom Ausgangssignal des Verstärkers 150 in S1Xg. 5 auf und erzeugt ein die korrigierte Strömungsgeschwindigkeit angebendes Ausgangssignal. Es wurde festgestellt, daß das Ausgangssignal des "Verstärkers 150 einen Fehler hat, der proportional zu ty,/£2 ist» wobei f^ die anfängliche Abgleichfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators in Fig. 5 ist und fp die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators ist, wenn ein Gas sich in dem Umformer befindet, das eine unterschiedliche Schallgeschwindigkeit hat. Die Schaltung der Fig. 6 multipliziert das Ausgangssignal der nicht korrigierten Strömungsgeschwindigkeit des Verstärkers 150 mit fp/f^j, um ein Signal für die korrigierte Strömungsgeschwindigkeit am Anschluß 7 des Verstärkers LK324-B in Fig. 6 zu erzeugen.The circuit of Fig. 6 includes circuitry for accepting the uncorrected flow rate from the output of amplifier 150 in S 1 Xg. 5 and generates an output signal indicating the corrected flow rate. The output of "amplifier 150" has been found to have an error proportional to ty, / £ 2 »where f ^ is the initial trim frequency of the voltage controlled oscillator in FIG The circuit of Fig. 6 multiplies the uncorrected flow rate output of amplifier 150 by fp / f ^ j to produce a corrected flow rate signal at terminal 7 of amplifier LK324- B in FIG. 6.

Die Fehler spannung des· spannungsgesteuerten Oszillators, die am Ausgang des Verstärkers 156 in Fig. 5 erscheint, ist proportional der Frequenz und wird zum Erzeugen eines Eorrekturfaktors zum Korrigieren der Strömungsgeschwindigkeit benutzt. Der Operationsverstärker LM3O8 ^.er 3?is· 6 wirkt als ein Signalfornier, und erhält die Fehlerspannung (0D+0Ü) des spannungsgesteuerten Oszillators. Durch Einstellung des mit dem Verstärker LM3O8 verbundenen Widerstandes zum Abgleich auf 0 xtfird am Anschluß 6 eine Ausgangsspannung von 0 Volt erzeugt, wenn die Fehler spannung den ITominalpegel von +7,5 Volt hat. Der Signalformer erz eugt eine Ausgangs spannung von +.1,05 Volt pro Abweichung von - 5KBz.The error voltage of the voltage-controlled oscillator, which appears at the output of the amplifier 156 in FIG. 5, is proportional to the frequency and is used to generate a correction factor for correcting the flow velocity. The operational amplifier LM3O8 ^ .er 3? Is x 6 acts as a signal fornier, and receives the error voltage (0D + 0Ü) of the voltage controlled oscillator. By setting the resistor connected to amplifier LM3O8 for adjustment to 0 xtf, an output voltage of 0 volts is generated at connection 6 if the fault voltage has the nominal level of +7.5 volts. Ore the signal conditioner EUGT an output voltage of +.1,05 volts per deviation from - 5KBz.

Das Ausgangs signal am Anschluß 6 des Verstärkers I1M3O8 moduliert dann einen Einsatzzyklus-Modulator, der aus Verstärkern LH324-A und LM3II und die mit diesen verbundeneThe output signal at connection 6 of the amplifier I1M3O8 then modulates a duty cycle modulator made up of amplifiers LH324-A and LM3II and those connected to them

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Schaltung gebildet ist. Wenn"der spannungsgesteuerte Oszillator auf der Abgleichfrequenz arbeitet, ist das Ausgangssignal am Verstärker IM308 gleich 0 und der Einstellwiderstand für den Einsatzzyklus, der mit dem Verstärker LM324A verbunden ist, wird auf 50% eingestellt, wobei die Feldeffekttransistor-Schalter Q14 und Q15 für 50% der Zeit gesperrt und für 50% der Zeit leitend sind. Als Folge davon ist die Verstärkung des Verstärkers LM324-B . 1 und es wird keine Korrektur für die nicht korrigierte Strömung vom Verstärker 150 in Fig. 5 eingeführt, •und das Ausgangssignal am Anschluß 7 des Verstärkers LM324B gibt die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch den Umformer an.Circuit is formed. If "the voltage controlled Oscillator works at the adjustment frequency, the output signal at the amplifier IM308 is equal to 0 and the Setting resistor for the application cycle that starts with the Amplifier LM324A is connected, is set to 50%, the field effect transistor switches Q14 and Q15 blocked for 50% of the time and conductive for 50% of the time are. As a result, the gain of the amplifier is LM324-B. 1 and there is no correction for the uncorrected Flow introduced from amplifier 150 in Fig. 5, • and the output signal at connection 7 of the amplifier LM324B indicates the flow rate of the gas through the converter.

Wenn die Arbeitsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators sich ändert, so erscheint eine Spannung am Anschluß 6 des Verstärkers LM3O8 in Fig. 6, die positiv für einen Abfall der Frequenz und negativ für einen Anstieg der Frequenz ist. Diese Spannung moduliert den Einsatzzyklus-Generator, wodurch sich der Einsatzzyklus ändert. Die Änderung des Einsatzzyklus bewirkt eine Änderung der Verstärkung des Verstärkers LM324B in Abhängigkeit von einer Änderung der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators, so daß das Signal für die nicht korrigierte Strömungsgeschwindigkeit von Fig. 5 durch den Verstärker LM324B geändert wird, so daß das Ausgangssignal proportional zur Strömungsgeschwindigkeit durch den Umformer ist.When the operating frequency of the voltage-controlled oscillator changes, a voltage appears at terminal 6 of the Amplifier LM3O8 in Fig. 6 positive for a drop of frequency and negative for an increase in frequency. This voltage modulates the duty cycle generator, which changes the cycle of use. The change in the duty cycle causes a change in the gain of the Amplifier LM324B depending on a change in Frequency of the voltage controlled oscillator so that the The uncorrected flow rate signal of Fig. 5 is changed by amplifier LM324B so that the output signal is proportional to the flow rate through the converter is.

Die vorstehende Beschreibung eines akustischen Strömungsmeßgerätes hatte eine besondere Betonung auf eine bevorzugte elektronische Schaltung, die mit einer Umformeranordnung zusammenwirkt, um nicht nur die Gasströmung und -richtung, sondern auch eine Messung der relativen Schallgeschwindigkeit in dem strömenden Gas zu bewirken.The above description of an acoustic flow meter has placed particular emphasis on a preferred one electronic circuit that cooperates with a converter arrangement to not only control the gas flow and direction, but also to effect a measurement of the relative speed of sound in the flowing gas.

£09838/0601£ 09838/0601

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Die Beschreibung hat auch, etwas die Tatsache betont, daß die Erfindung für ein Strömungsmeßgerät geeignet ist, mit dem -die Strömungsrichtung, die Strömung und die Schallge schwindigkeit in einem Gas zu messen ist, jedoch ist das Gerät in gleicher Weise auch für die Messung der Strömungsrichtung, der Strömung und der Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten geeignet, obwohl dann einige Schaltungselemente in ihren Werten eine Änderung erfordern können, um die Wirksamkeit des Strömungsmeßgerätes auch für andere Anwendungen zu optimieren, bei denen nicht die Strömungsrichtung, Strömung und Schallgeschwindigkeit in einem Gas gemessen werden soll. Außerdem erkennt der Fachmann sofort, daß andere Modifikationen des Strömungsmeßgerätes möglich sind, ohne daß dabei jedoch der allgemeine Erfindungsgedanke und der in den Patentansprüchen angegebene Schutsumfang verlassen wird. So kann z.B. anstelle des Phasendetektors und der Phasensummen— und Differenzrechnern auch eine andere äquvalente Einrichtung benutzt werden, um eine Größe zu berechnen, die proportional oder gleich der Geschwindigkeit der akustischen Drücke in dem Umformer sind, die von dem sendenden zu dem empfangenden Umformern wandern. Jede berechnete Geschwindigkeit hat zwei Komponenten, von denen eine die Geschwindigkeit der Strömungsiait telströmung und die andere die Geschwindigkeit der akustischen Drücke in dem Strömungsmittel ohne Strömungsmittelströmung sind. Einer dieser äquivalenten Geschwindigkeitsrechner kann eine Einrichtung zum Bastimmen der Zeitdifferenz zwischen den Start der akustischen Drücke an einem sendenden Umformer und dem Zeitpunkt, zu dem er empfangende Umformer ein Empfangssignal in Abhängigkeit von den akustischen Drücken„.erzeugt. Jede berechnete Zeitdifferenz ist auch proportional zur Geschwindigkeit der akustischen Drücke, die von dem sendenden zu dem empfangenden Umformer wandern.The description has also, somewhat emphasized the fact that the invention for a flow meter is suitable with the -the direction of flow, the flow and the speed Schallge is to be measured in a gas, but the device is also used in the same way for measuring the direction of flow, the flow and the speed of sound in liquids, although then some circuit elements may require a change in their values in order to ensure the effectiveness of the flow meter for others Optimizing applications where the flow direction, flow and speed of sound in a gas are not should be measured. In addition, those skilled in the art will immediately recognize that other modifications to the flow meter are possible are without, however, the general idea of the invention and leave the scope of protection specified in the claims will. For example, instead of the phase detector and the phase sum and difference calculator, another equivalent Device used to calculate a quantity that is proportional to or equal to the speed of the acoustic Pressures in the converter are those of the sending migrate to the receiving transducer. Every calculated speed has two components, one of which is the The velocity of the flow fluid and the other the velocity of the acoustic pressures in the fluid are without fluid flow. One of these equivalent speed calculators can provide a facility for Bastimmen the time difference between the start of the acoustic Press on a sending transducer and the point in time at which the receiving transducer sends a received signal as a function of generated by the acoustic pressures. Each calculated time difference is also proportional to the speed the acoustic pressures traveling from the sending to the receiving transducer.

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V/eitere Vorteile des beschriebenen Strömungsmeßgerätes können durch Zusammenfassung oder erneutes Anordnen der die verschiedenen Parameter angebenden Signale erhalten werden. So bewirken Z..B. Änderungen in der Gaszusammensetzung, die eine Änderung im Molekulargewicht der Gasmischung bewirken, auch eine Änderung in der Schallgeschwindigkeit. Auf diese Weise kann ein Übergang von einer Gasmischung A mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht M^ zu einer Gasmischung B mit einem durchschnittlichen Molekulargevi cht Mß und der Anteil der Gasmischung A gemischt mit der Gasmischung B gemessen werden. Eine solche Technik kann mit einem Gas Strömungs-Meßgerätz.B. dazu benutzt werden, um eine Proportionalmessung des Anteils von Kohlendioxid in der ausgeatmeten Atemluft, verglichen mit dem in der eingeatmeten Mischung bewirkt werden.Further advantages of the flow measuring device described can be obtained by combining or rearranging the signals indicating the various parameters. So cause Z..B. Changes in the gas composition that cause a change in the molecular weight of the gas mixture, including a change in the speed of sound. In this way, a transition from a gas mixture A with an average molecular weight M ^ to a gas mixture B with an average molecular weight M ß and the proportion of the gas mixture A mixed with the gas mixture B can be measured. Such a technique can be performed with a gas flow meter B. can be used to provide a proportional measurement of the proportion of carbon dioxide in the exhaled breath compared to that in the inhaled mixture.

Da die Schallgeschwindigkeit gegeben ist durch:Since the speed of sound is given by:

c = v ^- Meter/secc = v ^ - meter / sec

ist, wobeiis, where

y = das Verhältnis der spezifischen Wärme bei konstantem Druck zu dem bei konstantem Volumen,y = the ratio of the specific heat at constant Pressure to that at constant volume,

k = die Boltzmann'sche Konstante von 1,38 χ 10" ^ Joule/°C, T = die absolute Temperatur 0C und
M = die Masse der Moleküle in dem Gas in kg sind, ist zu erkennen, daß das Molekulargewicht proportional zu c ~~" ist und der 3l achmann erkennt sofort, daß ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt werden kann, das proportional zu Änderungen des Molekulargewichts ist, während die anderen Variablen konstant bleiben. Es ist klar, daß dieser einfache Fall ausgedehnt werden kann, um Änderungen in den spezifischen Wärmen und Temperaturen mit Änderungen im Molekulargewicht zusammenzufassen, so da3 die Gasmischung A durch eine Gruppe bon Bedingungen und die Gasmischung 3 durch eine weitere Gruppe von Bedingungen spezifiziert werden kann.
k = Boltzmann's constant of 1.38 χ 10 "^ Joule / ° C, T = the absolute temperature 0 C and
M = the mass of the molecules in the gas in kg are, it is seen that the molecular weight is proportional to c ~~ 'and 3 l Achmann will immediately recognize that an electrical output signal can be generated, which is proportional to changes in molecular weight , while the other variables remain constant It is clear that this simple case can be extended to include changes in specific heats and temperatures with changes in molecular weight, so that gas mixture A is defined by a group of conditions and gas mixture 3 is defined by a group of conditions another group of conditions can be specified.

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Wenn außerdem der Druck oder die Dichte sich, stark ändert, kann die volumetrische Strömung auf annähernd Standardbedingungen oder die tatsächliche Hassenströmung korrigiert werden, indem eine Druckmessung mit Parametern kombiniert wird, die von dem beschriebenen Strömungsmeßgerät zu erhalten sind. Die Massenströmung ist gegeben durchIn addition, if the pressure or density changes greatly, the volumetric flow can be corrected to approximately standard conditions or the actual Hassen flow by combining a pressure measurement with parameters obtained from the flow meter described are. The mass flow is given by

M=V mp/kü) Eilogramn/secM = V mp / kü) Eilograms / sec

wobei ρ = der Druck in der ITewton/Meter1" ist.where ρ = the pressure in ITewtons / meter 1 ".

Aus der vorstehenden Gleichung für die Schallgeschwindigkeit c ergibt sich dannThe above equation for the speed of sound c then results

H = 7 ρ y/c2.H = 7 ρ y / c 2 .

Für den Fachmann ist es sofort klar, daß ein Druckumformer benutzt werden kann, um den absoluten Druck in dem Strömungsmeßgerät au messen. Außerdem wird das Ausgangssignal des Druckumformers mit der volumetrischen Strömung Y aus dem Strömungsmeßgerät multipliziert und durch das Quadrat der Schallgeschwindigkeit c dividiert, so daß auch ein Signal von dem Strömungsmeßgerät zusammen mit geeigneten Konstanten einen Näherungswert für die tatsächliche Massenströmung ergeben kann.It will be immediately apparent to those skilled in the art that a pressure transducer can be used to measure the absolute pressure in the flow meter. In addition, the output signal of the pressure transducer is multiplied by the volumetric flow Y from the flow meter and divided by the square of the speed of sound c, so that a signal from the flow meter together with suitable constants can also give an approximate value for the actual mass flow.

Während ein konstanter Wert für f einen fehler in dem Wert für einige Änderungen in der G-asmischung ergibt, gibt es viele Falle, wo Änderungen im Wert von γ unbedeutend sind. Die Benutzung der zuvor beschriebenen Parameter zum Erzeugen eines Signals für die volumentrische Strömung, vermindert auf eine Standardtemperatur und einen Standarddruck ist für den Fachmann ebenfalls offensichtlich.While a constant value for f gives an error in the value for some changes in gas mixture, there are many cases where changes in the value of γ are insignificant. The use of the parameters described above to generate a signal for the volumetric flow reduced to a standard temperature and pressure is also obvious to the person skilled in the art.

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Nachdem ein Strömungsmeßgerätsystem zum genauen Messen der Strömungsgeschwindigkeit unabhängig von der Zusammensetzung beschrieben wurde, ist es klar, daß diese Technik auch mit Vorteil bei anderen akustischen Strömungsmeßgeräten benutzt werden kann, bei denen die Huf ormer nicht zylindrisch oder bogenförmig sind, sondern sich in dem Strömungsweg befinden oder gewisse Hindernisse oder Ausnehmungen längs des Strömungsweges bilden. Das heißt, jedes akustische Strömungsmeßgerät kann aus dieser Technik Torteile ziehen, wenn !Fehler durch Änderungen in der Schallgeschwindigkeit in dem Strömungsmittel bedingt sind.Having a flow meter system for accurately measuring flow rate regardless of composition as has been described, it is clear that this technique can also be used to advantage in other acoustic flow meters can be used in which the hoof formers are not cylindrical or arched, but in the Are flow path or form certain obstacles or recesses along the flow path. This means, every acoustic flow meter can extract parts of the gate from this technology if errors are caused by changes in the Speed of sound in the fluid are conditioned.

Der Fachmann erkennt, da3 das zuvor beschriebene akustische Strömungsmeßgerät das prinzipielle Ziel der Erfindung erfüllt, d.h. die Genauigkeit des Strömungsmeßgerätes ist relativ unabhängig von Änderungen in der GaszusammenSetzung. Der Fachmann erkennt auch, daß die zuvor angegebenen und weitere Änderungen in der beschriebenen Schaltung vorgenommen werden können, um äquivalente Wirkungen su erzielen,, ohne daß dabei der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen wird, wie er in den Patentansprüchen angegeben ist.The person skilled in the art recognizes that the acoustic flow measuring device described above fulfills the principle aim of the invention, i.e. the accuracy of the flow meter is relatively independent of changes in gas composition. Those skilled in the art will also recognize that the above and other changes have been made in the circuit described can be used to achieve equivalent effects, without departing from the general inventive concept as indicated in the claims.

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L eL e

e r s e i \ eersei \ e

Claims (1)

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKERPATENT ADVOCATES A. GRÜNECKER D1PL.-ING.D1PL.-ING. H. KINKELDEYH. KINKELDEY OR-INaOR-INa 2807397 W. STOCKMAlR2807397 W. STOCKMAlR DR-INa ■ AeclCALTEO«DR-INa ■ AeclCALTEO « K. SCHUMANNK. SCHUMANN OR RER NAT - OPL-PHYSOR RER NAT - OPL-PHYS P. H. JAKOBP. H. JAKOB DIPU-ING.DIPU-ING. P 12 406 G. BEZOLDP 12 406 G. BEZOLD DR RER NAX- OiPL-OSVlDR RER NAX- OiPL-OSVl 8 MÜNCHEN8 MUNICH MAXIMILIANSTRASSEMAXIMILIANSTRASSE PatentansprücheClaims 1.) Strömungsmeßgerät für ein längs eines Weges strömendes Strömungsmittel, gekennzeichnet durch die Kombination einer Einrichtung (14,28) zum Bestimmen eines die Strönungsmittelströmung einschließenden Weges längs des Weges angeordneter erster und zweiter Umformer (24,25), einer mit dem ersten und zweiten Umformer verbundenen Umformersteuerschaltung (50), damit der erste Umformer (24) erste akustische Drücke in dem Strömungsmittel und der sweite Umformer (26) ein erstes empfangenes Signal erzeugt, wenn die ersten akustischen Drücke von ihm während eines ersten Sende-Empfangs-Zyklus erfaßt v/erden, und damit der zweite Umformer (26) zweite akustische Drücke in dem Strömungsmittel erzeugt und der erste Umformer (24) ein zweites empfangenes Signal erzeugt, wenn die zweiten akustischen Drücke von ihm während eines zweiten Sende-Empfangs-Zyklus erfaßt werden, wobei die Umformersteuerschaltung (50) eine Schaltereinrichtung (Qc5Q/-) zum Umschalten von dem ersten auf den zweiten Sende-Empfangszyklus hat, einer ersten Meßeinrichtung (58) zum Messen einer ersten Phasendifferenz, die die Phasendifferenz zwischen den ersten akustischen Drücken,1.) A flow measuring device for a fluid flowing along a path, characterized by the combination of a device (14, 28) for determining a path including the flow of fluid along the path arranged first and second transducers (24, 25), one with the first and second Transducer connected transducer control circuit (50) so that the first transducer (24) generates first acoustic pressures in the fluid and the second transducer (26) generates a first received signal when the first acoustic pressures are detected by it during a first transmit-receive cycle v / ground, and thus the second transducer (26) generates second acoustic pressures in the fluid and the first transducer (24) generates a second received signal when the second acoustic pressures are sensed by it during a second transmit-receive cycle, wherein the converter control circuit (50) a switch device (Qc 5 Q / -) for switching over from the first to the second transceiver ngs cycle, a first measuring device (58) for measuring a first phase difference which is the phase difference between the first acoustic pressures, 809838/0801809838/0801 TELEFON (OSB) 23 28 βθ TELEX O5-S9 38O T=LEQRAMME. MONAPAT TELEKOPIERERTELEPHONE (OSB) 23 28 βθ TELEX O5-S9 38O T = LEQRAMME. MONAPAT TELECOPER die von dein ersten Umformer (24) erzeugt sind, und dem ersten empfangenen Signal, das von dem zweiten Umformer (26) während jedem ersten Sende-Empfangs-Zyklus erzeugt wird, auf v/eist, einer zweiten Meßeinrichtung (58) zum Messen einer zweiten Phasendifferenz, die die Phasendifferenz zwischen den zweiten akustischen Drücken, die an dem zweiten Umformer (26) erzeugt sind, und dem zweiten empfangenen Signal, das von dem ersten Umformer (24-) während jedem zweiten Sende-Empfangs-Zyklus erzeugt wird, aufweist, einer auf die erste und zweite Meßeinrichtung (58) ansprechenden Differenzeinrichtung (66) zum Erzeugen einer Differenz, deren Größe gleich der Differenz zwischen einer der ersten Phasendifferenz und einer der zweiten Phasendifferenz ist, wobei die Größe des Differenzsignals auf die augenblickliche Stromungsmittel-Strömungsgeschwindigkeit direkt bezogen ist und das "Vorzeichen des Differenzsignals die Richtung der Strömungsmittelströmung längs des Weges angibt, und einer mit der UmformerSteuerschaltung (50) verbundenen Einrichtung (YCO)?, zum automatischen Einstellen der Frequenz der von jedem der Umformer (24,26) erzeugten akustischen Drücke auf eine frequenz, bei der ein Resonanzecho über dem Durchmesser eines der Umformer (24,26) auftritt, um die Große des empfangenen Signals maximal zu machen, das an dem anderen Umformer erzeugt wird, so daß das Differenz-Ausgangssignal des Strömungsmeßgerätes unabhängig von der Schallgeschwindigkeit in dem Strömungsmittel ist.generated by the first transducer (24), and the first received signal generated by the second transducer (26) during each first transmit-receive cycle to v / eist, a second measuring device (58) for measuring a second phase difference comprising the phase difference between the second acoustic pressures generated at the second transducer (26) and the second received signal generated by the first transducer (24-) during every second transmit-receive cycle a differential device (66) responsive to the first and second measuring devices (58) for generating a difference, the magnitude of which is equal to the difference between one of the first phase difference and one of the second phase difference, the magnitude of the difference signal being directly related to the instantaneous flow mean flow rate and the "sign of the difference signal indicates the direction of fluid flow along the path, and one with the umf ormer control circuit (50) connected device (YCO) ? for automatically adjusting the frequency of the acoustic pressures generated by each of the transducers (24,26) to a frequency at which a resonance echo occurs across the diameter of one of the transducers (24,26) in order to maximize the size of the received signal, generated at the other transducer so that the differential output of the flow meter is independent of the speed of sound in the fluid. 2. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und zweite Umformer (24,26) jeweils einen sendenden und einen getrennten empfangenden Umformer haben.2. Flow meter according to claim 1, characterized in that the first and second transducers (24,26) each have a sending and a separate receiving transducer. 809838/0601809838/0601 28072372807237 3. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anzeigen der Summe der ersten Phasendifferenz und der zweiten Phasendifferenz, wobei die Größe der angezeigten Summe sich auf die Schallgeschwindigkeit in dem Strömungsmittel bezieht.3. Flow meter according to claim 1 or 2, characterized by means for displaying the Sum of the first phase difference and the second phase difference, the size of the displayed sum being based on relates to the speed of sound in the fluid. 4. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß jeder Umformer (24,26) einen zylindrischen Körper aufweist, dessen Innenmantelfläche im wesentlichen fluchtend mit der Einrichtung (14,28) zum Bestimmen des die Strömungsmittelströmung einschließenden Weges ausgebildet ist, so daß die Umformer (24,26) die Strömungsmittelströmung nicht behindern. 4. Flow meter according to one of claims 1 to 3> characterized in that each converter (24, 26) has a cylindrical body, the inner lateral surface of which is essentially in alignment with the device (14,28) is designed to determine the path including the fluid flow, so that the converters (24,26) do not impede the flow of fluid. 5- Strömungsmeßgerät nach Anspruch 4, dadurch ge k e η η zeichnet , daß jeder Umformer (24,26) einen Kristall aufweist.5- flow meter according to claim 4, characterized in that ge k e η η that each converter (24,26) has a crystal. 6. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß das Kristallmaterial ein Material aus der Polyvinylfluoriden , Bariumtitanat, Bleizirkonattitanat, Quarz, Turmalin, hochpolymere organische piezoelektrische Materialien oder polarisierte polykristalline ferroelektrische Keramikmaterialien aufweisenden Gruppe ha u -6. Flow meter according to claim 5i, characterized in that the crystal material is a material from polyvinyl fluorides, barium titanate, lead zirconate titanate, Quartz, tourmaline, high polymer organic piezoelectric Materials or group comprising polarized polycrystalline ferroelectric ceramic materials ha u - 7· Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (VCO) zum automatischen Einstellen der Frequenz der akustischen Drücke einen Oszillator zum Erzeugen eines Signals bei einer Frequenz hat, die zumindest teilweise durch die Summe der ersten Pnasendifferenz und der zweiten Phasendifferenz bestimmt ist.7 flow measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the device (VCO) for automatically setting the frequency of the acoustic pressures has an oscillator for generating a signal at a frequency that is at least partially is determined by the sum of the first phase difference and the second phase difference. 809838/0601809838/0601 28073372807337 8. Strömungsmeßgerät nach einen der Ansprüche 1 bis 7? dadurch gekennzeichnet , daß die Umformer Steuerschaltung (50) zusätzlich eine Einrichtung (Q^ bis zum kontinuierlichen Umschalten zwischen dem ersten Sende-Empfangs-Zyklus und dem zweiten Sende-Smpfangs-Zyklus hat.8. flow meter according to one of claims 1 to 7? characterized in that the converter control circuit (50) additionally has a device (Q ^ to for continuous switching between the first send-receive cycle and the second transmit-receive cycle. 9- Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (146,14-8) zum Speichern der ersten Phasendifferenz und der zweiten Phasendifferenz vorgesehen ist.9- flow measuring device according to one of claims 1 to 8, characterized in that means (146, 14-8) for storing the first phase difference and the second phase difference is provided. 10. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9? gekennzeichnet durch eine auf das Differenzsignal ansprechende Einrichtung (Pig.6) zum Korrigieren des Differenzsignals in ein korrigiertes Strömungsgeschwindigkeitssignal. 10. Flow meter according to one of claims 1 to 9? characterized by a device (Pig.6) responding to the difference signal for correcting the Difference signal into a corrected flow velocity signal. 11. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch akustisches Dämpfungsmaterial (30,32), das längs des Weges an einer Stelle angeordnet ist, um die akustischen Drücke von einem der Umformer (24-,26) gegenüber einem Verlassen der Einrichtung (14,28) zum Bestimmen des Weges wesentlich zu vermindern,und zum wesentlichen Vermindern von reflektierten akustischen Drücken gegenüber einem Eindringen in die Einrichtung (14-, 28) sum Bestimmen des Weges.11. Flow meter according to one of claims 1 to 10, characterized by acoustic damping material (30,32), which is arranged along the path at a point, in order to detect the acoustic pressures of one of the Converter (24-, 26) against leaving the facility (14.28) to determine the path to be reduced significantly, and to substantially reduce reflected acoustic pressures compared to penetration into the device (14-, 28) sum determining the way. 12. Strömungsmeßgerät für ein längs eines Weges strömendes Strömungsmittel, gekennzeichnet durch die Kombination eines rohrförmigen Körpers (14-) zum Bestimmen eines das Strömungsmittel einschließenden Weges, einem einstellbaren Oszillator (VCO) zum Erzeugen eines Signals bei einer einstellbaren Frequenz, einer Schaltereinrichtung (ijy, bis Q,-) zum abwechselnden Schalten des Signals in ein stromaufvrärtiges und ein stronabwärtiges Signal,12. Flow meter for a fluid flowing along a path, characterized by the Combination of a tubular body (14-) for defining a path including the fluid, an adjustable one Oscillator (VCO) for generating a signal at an adjustable frequency, a switch device (ijy, to Q, -) to switch the signal alternately into an upstream and a downstream signal, 809838/0601809838/0601 einer ersten Umformereinrichtung (24-) und einer zweiten Umformereinrichtung (26), die mit Abstand zueinander längs des rohrförmigen Körpers (14-) angeordnet sind, wobei die erste Umformereinrichtung (24-) auf das stromaufwärtige Signal und die zweite Umformereinrichtung (25) auf das stromabwärtige Signal ansprechen, die erste Umformereinrichtung (24·) stromaufwärtige akustische Drücke in dem Strömungsmittel in Abhängigkeit von dem stromaufwärtigen Signal erzeugt und die zweite Umformereinrichtung (26) auf die stromaufwärtigen akustischen Drücke durch Erzeugung eines stromaufwärtigen empfangenen Signals anspricht, die zweite Umformereinrichtung (26) stromabwärtige akustische • Drücke in dem Strömungsmittel aufgrund des stromabwärtigen Signals erzeugt und die erste Umformereinrichtung (24·) auf die stromabwärtigen akustischen Drücke durch Erzeugung eines stromabwärtigen empfangenen Signals anspricht, eines Phasen'detektors (58), der auf jedes stromaufwärtige Signal und auf jedes stromaufwärtige empfangene Signal anspricht, um eine stromaufwärtige Fnasendifferenz zu erzeugen, die die Phasendifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Signal und dem stromaufwärtigen empfangenen Signal aufweist, wobei der Faasendetektor (58) auch auf jedes stromabwärtige Signal und auf jedes stroiaabwärtige empfangene Signal anspricht, um eine stromabwärtige Phasendifferenz zu erzeugen, die die Phasendifferenz zwischen dem stromabwärtigen Signal und dem stromabwärtigen empfangenen Signal aufweist, einer Einrichtung (66) zum Erzeugen der Summe einer stromaufwärtigen Phasendifferenz und einer stromabwärtigen Fnasendifferenz und einer Einrichtung (15^·,156) , die auf die Summe einer stromaufwärtigen Phasendifferenz und einer stromabwärtigen Phasendifferenz anspricht, um die Prequai ζ des einstellbaren Oszillators (VCO) auf eine frequenz einzustellen, bei der ein Sesonanzecho über den Durchmesser einer der Uniformer (24-,26) auftritt, wenn dieser auf ein Signal anspricht.a first converter device (24-) and a second Converter means (26) which are arranged at a distance from one another along the tubular body (14-), wherein the first converter device (24-) to the upstream signal and the second converter device (25) to the responding downstream signal, the first transducer means (24 ·) upstream acoustic pressures in the Fluid generated as a function of the upstream signal and the second converter device (26) is responsive to the upstream acoustic pressures by generating an upstream received signal, the second transducer means (26) downstream acoustic pressures in the fluid due to the downstream Signal generated and the first converter device (24 ·) is responsive to the downstream acoustic pressures by generating a downstream received signal, one Phase detector (58) that responds to any upstream signal and responsive to each upstream received signal to produce an upstream nose difference that is the Has phase difference between the upstream signal and the upstream received signal, the Bevel detector (58) is also responsive to any downstream signal and any downstream received signal, to generate a downstream phase difference which is the phase difference between the downstream signal and the downstream received signal comprises means (66) for generating the sum of an upstream Phase difference and a downstream nose difference and a device (15 ^ ·, 156) that acts on the Sum of an upstream phase difference and a downstream phase difference responds to the prequai ζ set the adjustable oscillator (VCO) to a frequency, in which a sesonance echo occurs across the diameter of one of the uniforms (24-, 26) when it hits a Signal responds. 809838/0601809838/0601 13· Strömungsmeßgerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (66) zum Erzeugen der Differenz zwischen der stromaufwartigen Phasendifferenz und der stromatrwärtigen Phasendifferenz und durch eine Einrichtung zum Anzeigen der Differenz zwischen der stromaufwärtigen Phasendifferenz und der stromabwärtigen Phasendifferenz, des Vorzeichens dieser Differenz, das die Richtung der Strömungsmittelströmung in dem rohrförmigen Eörper (14) angibt, und der Größe der Phasendifferenz, die sich auf die Geschwindigkeit der Strömungsmittelströmung bezieht.13 · Flow measuring device according to claim 12, characterized by means (66) for generating the difference between the upstream phase difference and the upstream phase difference and by means for displaying the difference between the upstream phase difference and the downstream one Phase difference, the sign of this difference, which indicates the direction of fluid flow in the tubular body (14) and the magnitude of the phase difference which affects the velocity of the fluid flow relates. . Strömungsmeßgerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und der zweite Umformer (24,26) jeweils einen zylindrischen Körper aufweisen, dessen Innenmantelfläche mit der Innenmantelfläche des rohrförmigen Körpers (14) fluchtet.. Flow measuring device according to claim 12 or 13, characterized in that the first and the second Transformers (24, 26) each have a cylindrical body, the inner lateral surface of which corresponds to the inner lateral surface of the tubular body (14) is aligned. 15- Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche12 bis 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anzeigen der Summe der stromaufwärtigen Phasendifferenz und der stromabwärtigen Phasendifferenz, wobei die angezeigte Summe der Schallgeschwindigkeit in dem Strömungsmittel proportional ist.15- flow meter according to one of claims 12 to 14, characterized by means for displaying the sum of the upstream phase difference and the downstream phase difference, the displayed sum of the speed of sound in the fluid is proportional. 16. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und der zweite Umformer (24,26) jeweils einen sendenden und einen getrennten empfangenden Umformer haben.16. Flow meter according to claim 12, characterized in that the first and the second Transducers (24,26) each have a transmitting and a separate receiving transducer. 17· Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (150), die auf die Frequenz einstellende Einrichtung ("VOO) und17 · Flow measuring device according to one of claims 13 to 16, characterized by a device (150), the device setting the frequency ("VOO) and 809838/0601809838/0601 auf die die Differenz erzeugende Einrichtung (66) anspricht, um ein Strömungsgeschwindigkeits-Ausgangssignal zu erzeugen, das die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels in dem rohrförmigen Körper (14·) angibt.responsive to the device (66) generating the difference, to generate a flow rate output signal, which indicates the flow rate of the fluid in the tubular body (14 *). 18. Strömungsmeßgerät für ein längs eines Weges strömendes Strömungsmittel, gekennzeichnet durch die Kombination einer Einrichtung (14,28) zum Bestimmen eines die Strömungsmittelströmung einschließenden, im wesentlichen zylindrischen Weges, durch einen ersten und einen zweiten im wesentlichen zylindrischen Umformer (24,26), die längs des Weges angeordnet sind, wobei jeder Umformer (24,26) einen Innendurchmesser (D) hat, der im wesentlichen identisch zu dem Durchmesser des Weges ist, einer mit jedem Umformer (24,26) wirkungsmäßig gekoppelten Einrichtung (38,40) zum Speisen des ersten Umformers (24) zum Erzeugen erster akustischer Drücke bei einer einstellbaren Frequenz in dem Strömungsmittel und zum Erzeugen erster empfangener Signale an dem zweiten Umformer (26) in Abhängigkeit von den ersten akustischen Drücken während eines ersten Sende-Empfangs-Zyklus und zum Speisen des zweiten Umformers (26) zum Erzeugen zweiter akustischer Drücke bei der einstellbaren Frequenz in dem Strömungsmittel und zum Erzeugen zweiter empfangener Signale an dem ersten Umformer (24) in Abhängigkeit von den zweiten akustischen Drücken während eines zweiten Sende-Empfangs-Zyklus, einer Detektoreinichtung (58) zum Bestimmen einer ersten ©eschwindigkeitsangabe während des ersten Sende-Empf angs-Zyklus, die die Geschwindigkeit der akustischen Drücke, die von dem ersten Umformer (24) zu dem zweiten Umformer laufen^ aufweist, und zum Bestimmen einer zweiten Geschwindigkeit sangabe während des zweiten Sen de-Empfangs-Zyklus,18. Flow meter for a fluid flowing along a path, characterized by the Combination of means (14,28) for determining a substantially enclosing fluid flow cylindrical path, through a first and a second substantially cylindrical converter (24,26), the longitudinal of the path, each transducer (24,26) having an inner diameter (D) which is substantially identical to the diameter of the path, a device (38,40) operatively coupled to each converter (24,26) for Feeding the first transducer (24) for generating first acoustic pressures at an adjustable frequency in the fluid and for generating first received signals at the second transducer (26) in response to the first acoustic press during a first send / receive cycle and for feeding the second transducer (26) to generate second acoustic pressures at the adjustable one Frequency in the fluid and for generating second received signals at the first transducer (24) as a function of the second acoustic pressures during a second transmit-receive cycle, a detector device (58) to determine a first speed specification during the first transmit-receive cycle, which is the speed of the acoustic pressures traveling from the first transducer (24) to the second transducer ^ has, and for determining a second speed s specification during the second send-receive cycle, 809838/0601809838/0601 dle die Geschwindigkeit der akustischen Drücke aufweist, die von dem aweiten Umformer (26) zu dem ersten Umformer (24) laufen, einer Einrichtung (66) zum Summieren der ersten und zweiten Geschwindigkeitsangaben und einer auf diese Summe der ersten und zweiten Geschwindigkeitsangaben ansprechende Einrichtung ("VOC) zum Einstellen der Frequenz der -\on dem ersten oder dem zweiten Umformer (24,26) erzeugten akustischen Drücke auf die natürliche Hohlraum-Resonanzfrequenz der 02-Hode, die das Auftreten eines Resonanzechos über dem Durchmesser D eines jeden der Umformer (24,26) bewirkt.dle has the speed of the acoustic pressures that from the second converter (26) to the first converter (24) running, means (66) for summing the first and second speed data and one on these Sum of the first and second speed data responsive device (“VOC) for setting the frequency the - \ generated by the first or the second converter (24,26) acoustic pressures on the natural cavity resonance frequency the 02-testicle, the occurrence of a resonance echo over the diameter D of each of the Transformer (24,26) causes. 19· Strömungsmeßgerät nach Anspruch 18, dadurch g e kenn zeichnet , daß jeder Umformer (24,26) aus einem Material in der Polyvinylfluoriden, Bariumtitanat, Bleizirkonat-Titanat, Quarz, Turmalin, hochpolymere organische piezoelektrische Materialien oder polarisierte polykristalline ferroelektrisch^ keramische Materialien aufweisenden Gruppe hergestellt ist.19 · Flow measuring device according to claim 18, characterized in that it is identified indicates that each converter (24,26) made of a material in the polyvinyl fluoride, barium titanate, Lead zirconate titanate, quartz, tourmaline, high polymer organic piezoelectric materials or polarized polycrystalline ferroelectric ^ ceramic Materials having group is produced. 20. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 18 oder 19 ■> dadurch gekennzeichnet , daß- die mit jedem der Umformer (24,26) verbundene Einrichtung (38,40) einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) aufwiest, dessen Frequenz teilweise von der Summe der ersten Phasendifferenz und der zweiten Phasendifferenz gesteuert ist.20. Flow meter according to claim 18 or 19 ■> characterized in that the device (38,40) connected to each of the transducers (24,26) has a voltage-controlled oscillator (VCO), the frequency of which is partly dependent on the sum of the first phase difference and the second phase difference is controlled. 21. Stronungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 18 bis 20, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anzeigen der Summe der ersten und zweiten Geschwindigkeitsangaben, wobei die angezeigte Summe sich auf die Schallgeschwindigkeit in dem Strömungsmittel in dem Weg bezieht.21. Flow meter according to one of claims 18 to 20, characterized by a device for displaying the sum of the first and second speed information, where the displayed sum relates to the speed of sound in the fluid in the path relates. 809838/0601809838/0601 22. Strömungsmeßgerät nach, einem der Ansprüche 18 bis 21 , gekennzeichnet durch eine Einrichtung (66) zum Berechnen der Differenz zwischen der ersten Geschwindigkeitsangabe und der zweiten Geschwindigkeitsangabe und durch eine Einrichtung (J1Ig-O) zum Korrigieren dieser Differenz für Änderungen der Schallgeschwindigkeit in dem Strömungsmittel. 22. Flow meter according to one of claims 18 to 21, characterized by a device (66) for calculating the difference between the first speed specification and the second speed specification and by a device (J 1 Ig-O) for correcting this difference for changes in the speed of sound in the fluid. 23· Strömungsmeßgerät nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine auf die korrigierte berechnete Differenz und die die -Frequenz einstellende Einrichtung (VCO) ansprechende Einrichtung zum Erzeugen eines die Schallgeschwindigkeit in dem Strömungsmittel in dem Pfad angebenden Signals.23 · Flow measuring device according to claim 22, characterized by a calculated on the corrected Difference and the frequency setting device (VCO) responsive device for generating the speed of sound signal indicative of the fluid in the path. 24. Strömungsmeßgerät für ein längs eines Weges strömendes Strömungsmittel, gekennzeichnet durch die Kombination einer Einrichtung (14,28) zum Bestimmen eines die StrömungsmittelstrÖHung einschließenden, im wesentlichen zylindrischen Weges, eines ersten und eines zweiten, im wesentlichen zylindrischen Umformers (24,26), die längs des Weges angeordnet sind, wobei jeder Umformer (24,26) einen Innendurchmesser (D) hat,der im wesentlichen identisch au dem Durchmesser des Weges ist, einer Einrichtung (Fig.2) zun abwechselnden Erzeugen eines Signals, das einen ersten Sende-Empfangs-Zyklus darstellt, und eines Signals, das einen zweiten Sende-Empfangs-Zyklus darstellt, einer wirkungsmäßig mit jedem dem Umformer (24,26) verbundenen Einrichtung (38,40) zum Treiben eines Signals an den ersten Umformer (24) zum Erzeugen erster akustischer Drücke in dem Strömungsmittel und zum Empfangen erster empfangener Signale von dem zweiten Umformer (26), die von diesem aufgrund der ersten akustischen Drücke während des ersten Sende- ... Empfangs-Zyklus erzeugt werden, und zum Treiben eines24. Flow meter for a flowing along a path Fluid characterized by the Combination of means (14,28) for determining a essentially enclosing the fluid flow cylindrical path, a first and a second, substantially cylindrical converter (24,26) extending along the Path are arranged, each converter (24,26) having an inner diameter (D) which is substantially identical to au the diameter of the path is, a device (Fig.2) to alternately generate a signal that a first Represents the send-receive cycle, and a signal that represents a second transmit-receive cycle, one operatively associated with each of the transducers (24,26) Means (38,40) for driving a signal to the first transducer (24) for generating first acoustic pressures in the Fluid and for receiving first received signals from the second transducer (26) resulting therefrom of the first acoustic pressures generated during the first transmit ... receive cycle, and for driving one 809838/0601809838/0601 Signals an den zweiten Umformer (26) zum Erzeugen zweiter akustischer Drücke in dem Strömungsmittel und sum Empfangen zweiter empfangener Signale von dem ersten Umformer (24-), die von diesem in Abhängigkeit von den zweiten akustischen Drücken während des zweiten Sende-Empfangs-Zyklus erzeugt werden, einer auf jedes erste Umformer-5reibersignal und jedes erste empfangene Signal ansprechenden Einrichtung (66) zum Erzeugen einer ersten 3?roportionalangabe der Geschwindigkeit der akustischen Drücke, die von dem ersten zu dem zweiten Umformer laufen, wobei diese Einrichtung auf jedes zweite Umformer-Treibersignal und jedes zweite empfangene Signal anspricht, um eine zweite Proportionalangabe der Geschwindigkeit der akustischen Drücke zu erzeugen, die von dem zweiten zu dem ersten Umformer laufen, und jede der Proportionalangaben der Geschwindigkeit eine !Punktion der Geschwindigkeit der akustischen Drücke in dem Strömungsmittel wie auch der Sichtung und Geschwindigkeit des Strömungsmittels längs des Weges ist, einer Einrichtung zum Erzeugen der Summe jeder ersten Proportionalangabe und jeder zweiten Proportionalangabe, wobei jede Summe auf die augenblickliche Schallgeschwindigkeit in dem längs des Weges strömenden Strömungsmittel direkt bezogen ist, und einer auf jede Summe ansprechender!Einrichtung (VCO) zum Steuern der Frequenz der akustischen Drücke, die von beiden Umformern (24· ,26) erzeugt sind, so daß die Entfernung (D) senkrecht zur Richtung der Strömungsmittelströmung durch den Weg eine Eigenwertzahl der Wellenlängen ist,wodurch eine dem hindurchströmenden Strömungsmittel entsprechende Eigenfrequenz erzeugt wird.Signal to the second transducer (26) for generating and sum receiving second acoustic pressures in the fluid second received signals from the first converter (24-), generated by the latter as a function of the second acoustic pressures during the second transmit-receive cycle means (66) responsive to each first transducer driver signal and each first received signal to generate a first 3 proportional indication of the speed of the acoustic pressures from the first to the second transducers run, this facility responding to every second transducer drive signal and every second received Signal responds to produce a second proportional indication of the speed of the acoustic pressures that run from the second to the first converter, and each of the proportional values of the speed a! puncture of the Velocity of the acoustic pressures in the fluid as well as the sighting and velocity of the fluid along the path is a means of generating the sum of every first proportional indication and every second proportional indication, with each sum based on the current Speed of sound in the fluid flowing along the path is directly related, and one device (VCO) for controlling which is responsive to every sum the frequency of the acoustic pressures generated by both transducers (24 ·, 26) so that the distance (D) is perpendicular to the direction of fluid flow through the path is an eigenvalue number of the wavelengths, whereby a the natural frequency corresponding to the fluid flowing through is generated. 25· Strömungsmeßgerät nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anzeigen jeder Summe, wobei die angezeigte Summe gleich der Schal Igeschwindigkeit in dem Strömungsmittel ist.25 · Flow measuring device according to claim 24, characterized by a device for displaying each Sum, where the displayed sum equals the switching speed is in the fluid. 809838/0601809838/0601 26. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 24- oder 25, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Proportionalangabe, wobei das Vorzeichen der Differenz der Richtung der Strömung längs des Weges entspricht, und die Größe auf die Geschwindigkeit der Strömungsmittelströmung bezogen ist.26. Flow meter according to claim 24 or 25, characterized by a device for Generate the difference between the first and the second proportional information, with the sign of the difference corresponds to the direction of flow along the path, and the magnitude to the velocity of the fluid flow is related. 27· Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 24- bis 26, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anzeigen jeder Summe, wobei die angezeigte Summe auf die augenblickliche Schal Ige schwindigkeit in dem Strömungs*· mittel in dem Pfad direkt bezogen ist.27 · Flow measuring device according to one of Claims 24 to 26, characterized by a device to display each sum, where the displayed sum is based on the current speed in the flow * medium in the path is directly related. 28. Strömungsmeßgerät nach einem der Anspazüche 24- bis 27, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Umformer (24·,26) aus einem Material in der Polyvinylfluoriden, Barium-titanat, Bleizirkonat-Titanat, Quarz, Turmalin, hochpolymere organische piezoelektrische Materialien oder polarisierte polykristalline ferroelektrisch^ ...keramische Materialien aufweisenden Gruppe hergestellt ist.28. Flow measuring device according to one of claims 24 to 27, characterized in that each converter (24 ·, 26) is made of a material in which polyvinyl fluorides, Barium titanate, lead zirconate titanate, quartz, tourmaline, high polymer organic piezoelectric materials or polarized polycrystalline ferroelectric group comprising ... ceramic materials. 29. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 24· bis 28, dadurch gekennzeichnet , daß die mit jedem Umformer (24·,26) wirkungsmäßig gekoppelte Einrichtung (38,4-0) einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) aufweist, der mit dem ersten und zweiten Umformer (24-,26) jeweils während des ersten und des zweiten Sende-Empfangs-Zyklus gekoppelt ist, um die akustischen Drücke zu erzeugen, xiobei die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) zum Teil von der Summe gesteuert ist.29. Flow measuring device according to one of claims 24 to 28, characterized in that the device which is operatively coupled to each converter (24 ·, 26) (38,4-0) has a voltage-controlled oscillator (VCO), which is connected to the first and second converter (24-, 26) in each case during the first and the second send-receive cycle is coupled to generate the acoustic pressures, xiobei the frequency of the voltage controlled oscillator (VCO) is partly controlled by the sum. 30. Strömungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz auf einem solchen Wert gehalten ist, daß D im wesentlichen30. Flow meter according to one of claims 18 to 28, characterized in that the frequency is held at such a value that D is substantially 809838/0601809838/0601 gleich 2,3^ ist, wobei A die Wellenlänge des von den Umformern(24,26) in dem Strömungsmittel innerhalb des Weges erzeugten Schalls ist.equals 2,3 ^, where A is the wavelength of the Converters (24,26) in the fluid within the Generated sound is. 809838/0601809838/0601
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